人體微生物組與健康 200篇原創(chuàng)內(nèi)容 公眾號 
在一項新的研究中,，來自美國密歇根大學(xué)、英國利物浦大學(xué)和瑞典哥德堡大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)一種硫酸酯酶（sulfatase）促進(jìn)了保護(hù)腸道內(nèi)壁的粘液的降解,，從而可能導(dǎo)致炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease, IBD）和結(jié)直腸癌產(chǎn)生。相關(guān)研究結(jié)果于2021年10月6日在線發(fā)表在Nature期刊上,，論文標(biāo)題為“A single sulfatase is required to access colonic mucin by a gut bacterium”,。
人類腸道微生物群對腸道健康和疾病（包括IBD和結(jié)直腸癌）的幾個方面有很大影響,。在結(jié)腸中,，分泌的粘液形成了一道屏障，將腸道微生物與腸道內(nèi)壁分開,，防止它們之間的密切接觸,，這可能會導(dǎo)致一些腸道疾病。一些腸道細(xì)菌能夠利用粘液糖蛋白（mucin glycoprotein）,，即粘液的主要成分,，作為營養(yǎng)來源。然而目前仍不清楚哪些細(xì)菌酶會啟動對粘液糖蛋白中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜O-聚糖的降解過程,。硫酸酯酶在包括疾病在內(nèi)的許多生物過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,，但特異性和具體的機(jī)制仍不清楚。結(jié)腸粘液的一個主要成分是粘液蛋白2（MUC2,，一種粘液糖蛋白）,。粘蛋白的糖基化在胃腸道中是可變的，而在結(jié)腸中,，特別是在遠(yuǎn)端結(jié)腸中,，粘蛋白的硫酸化增加了。為了降解粘蛋白中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜O-聚糖,，一些人類的腸道細(xì)菌已經(jīng)進(jìn)化出一個復(fù)雜的降解酶庫,，包括硫酸酯酶。通過描述人類腸道共生菌多形擬桿菌（Bacteroides thetaiotaomicron）產(chǎn)生的12種不同的硫酸酯酶的活性,，研究者發(fā)現(xiàn),，它們對O-聚糖中所有已知的硫酸鹽鍵都具有活性，而且它們對于多形擬桿菌利用遠(yuǎn)端結(jié)腸粘蛋白的O-聚糖至關(guān)重要,。這項研究揭示多形擬桿菌具有在高度硫酸化的結(jié)腸粘蛋白上生長的強(qiáng)大能力,，并且擁有能夠在O-聚糖中所有已知的硫酸鹽鍵中去除硫酸基的硫酸酯酶,。令人驚訝的是，一種關(guān)鍵的硫酸酯酶對這種細(xì)菌在結(jié)腸粘蛋白O-聚糖上的生長是極其重要的,。
擬桿菌,、Phocaeicola菌株和Akkermansia muciniphila在不同粘蛋白O-聚糖中的生長，圖片來自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03967-5,。其中的三種硫酸酯酶的晶體結(jié)構(gòu)為揭示它們的底物特異性的分子機(jī)制提供了新見解,。出乎意料的是，他們發(fā)現(xiàn)其中的一種硫酸酯酶對體外利用硫酸化的O-聚糖至關(guān)重要,，而且在體內(nèi)也有重要作用,。這些研究結(jié)果使得研究者可以深入了解一組腸道細(xì)菌降解粘蛋白的機(jī)制，這是一個對正常的微生物腸道定植和諸如IBD和結(jié)直腸癌之類的腸道疾病都很重要的過程,。鑒于哺乳動物宿主之間的粘蛋白糖結(jié)構(gòu)可能有所不同,，這些關(guān)鍵步驟最終可能需要在人類身上得到驗證。這些發(fā)現(xiàn)將為未來阻斷這一復(fù)雜的酶途徑的研究提供信息,，并有可能抑制導(dǎo)致IBD等疾病的在細(xì)菌中進(jìn)行的粘蛋白降解活動,。參考資料：
Eric Martens et al. A single sulfatase is required to access colonic mucin by a gut bacterium. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03967-5.
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