Blautia sp. MRG-PMF1对异黄酮衍生物的肠道微生物O-脱烷基化作用

《Applied Biological Chemistry》：Gut microbial O-dealkylation of isoflavone derivatives by Blautia sp. MRG-PMF1

　　

厌氧细菌Blautia sp. MRG-PMF1已知能够通过钴胺素（cobalamin）依赖的O-脱甲基酶（O-demethylase）系统生物转化芳基甲基醚和烯丙基芳基醚底物。为研究该类咕啉依赖（corrinoid-dependent）的O-脱甲基酶的底物混杂性，研究人员检测了其对于带有甲氧基以外烷氧基取代基的异黄酮衍生物的活性。值得注意的是，Blautia sp. MRG-PMF1能够高效地将一系列7-烷氧基异黄酮转化为7-羟基异黄酮。为阐明这种新发现的钴胺素依赖的O-脱烷基酶（O-dealkylase）的反应机制，研究人员使用无细胞提取物评估了O-脱烷基化活性。观察到的反应活性顺序为O-乙基＞O-甲基＞O-丙基＞O-异丙基，表明烷基醚基团的断裂是通过SN2型机制而非自由基途径进行的。该研究首次证明钴胺素依赖的O-脱甲基酶系统可将其活性扩展至O-脱烷基化，突显了人肠道微生物群处理多种膳食天然产物的更广泛代谢能力。

人肠道微生物组对膳食异黄酮的代谢显著扩展了环境微生物学的范畴。例如，大豆异黄酮苷黄豆苷（daidzin）可被人肠道菌群协同转化为强效植物雌激素S-雌马酚。此外，肠道中的Eubacterium limosum和土壤中的Acetobacterium woodii等产乙酸菌可催化芳基甲基醚的O-脱甲基化，该过程启动细菌的一碳代谢，同时产生生物活性增强的代谢物。研究人员此前分离出Blautia sp. MRG-PMF1，其O-脱甲基酶系统被表征为钴胺素（cobalamin）依赖的甲基转移酶，通过Co(I)咕啉介导的SN2机制裂解多甲氧基黄酮中的C–O键。该酶系统包含四组分：甲基转移酶I（MT1）、咕啉蛋白（CP）、甲基转移酶II（MT2）及活化酶（AE）。近期研究揭示其还能以SN2′机制裂解烯丙基芳基醚键，说明底物范围可能比传统认识的更广。然而，该酶是否能作用于体积更大的烷基醚（如乙基、丙基、异丙基）取代的异黄酮衍生物，此前尚不清楚。

针对上述问题，研究人员选取7-甲氧基、7-乙氧基、7-丙氧基和7-异丙氧基异黄酮作为模型底物，通过全细胞生物转化和细胞裂解物（cell-free extract）实验，结合高效液相色谱（HPLC）分析，系统评估了Blautia sp. MRG-PMF1类咕啉依赖O-脱甲基酶的底物混杂性。研究首次证明，该酶系统可将活性从O-脱甲基化扩展至O-脱烷基化，反应遵循SN2型而非自由基途径。这一发现突显了人肠道微生物群在加工多样化膳食天然产物方面的广泛代谢能力，并对理解药物（如异丙黄酮）和农用化学品（如氟酰胺）的肠道代谢具有重要意义。该研究发表于《Applied Biological Chemistry》。

关键技术方法包括：① 严格厌氧条件下的全细胞生物转化，底物终浓度0.1 mM，培养至OD600约0.7后加入底物，在0–96 h间取样，经乙酸乙酯萃取后进行HPLC检测；② 细胞裂解物制备，采用超声破碎，加入连二亚硫酸钠维持还原环境，反应1小时后萃取分析；③ HPLC定量采用C18柱，梯度洗脱，DAD检测波长256 nm。样本来源为实验室保存的Blautia sp. MRG-PMF1菌株，无临床队列样本。

（1）Whole-cell biotransformation of 7-alkoxyisoflavones by Blautia sp.MRG-PMF1
HPLC时间曲线显示，7-甲氧基异黄酮、7-乙氧基异黄酮和7-丙氧基异黄酮在24小时内均可有效转化为7-羟基异黄酮，其中7-乙氧基在前3小时转化较慢，但24小时后的转化效率