细菌酶

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文章数：11篇

辛凤姣团队：多形拟杆菌谷氨酸脱羧酶的pH调控机制

谷氨酸脱羧酶（GAD）是一种磷酸吡哆醛（PLP）依赖性酶，广泛存在于自然界的动植物和微生物中。GAD在酸性环境下发生结构变化，不可逆地催化L-谷氨酸或谷氨酸盐α-脱羧生成γ-氨基丁酸（GABA）。GABA作为中枢神经系统的主要抑制性神经递质，在大脑和行为中起着至关重要的作用。目前，肠道细菌中仅大肠杆菌来源GAD（EcGAD）的活性调控机制进行了较为全面的研究。鉴于肠道细菌的多样性及对宿主的重要性，探究不同来源肠道微生物GAD的活性调控机制对进一步了解肠道微生物的谷氨酸代谢在肠-脑轴及调节宿主稳态中的作用具有重要意义。来自中国农业科学院农产品加工研究所的辛凤姣团队发表在Food Chemistry上的一项研究首次阐明了多形拟杆菌来源GAD酶学特征和不同于其他肠道细菌来源GAD的pH调控机制，为研究肠道细菌GAD在肠-脑轴的生理重要性提供了理论基础。

细菌酶谷氨酸脱羧酶 pH 多形拟杆菌

周宏伟+何肖龙Cell子刊：肠道菌群产生的一种酶或能缓解克罗恩病

肽聚糖是细菌细胞壁的主要结构成分，其特定碎片能通过激活模式识别受体NOD2，对宿主的多种生理过程产生影响。NOD2在克罗恩病（CD）病理机制中有重要作用，其功能缺失突变是CD最大的风险因素。然而，另一方面，源自菌群的NOD2配体（肽聚糖碎片）的变化是否在CD发病中发挥作用，目前尚不清楚。南方医科大学珠江医院周宏伟和何肖龙团队在Cell Host and Microbe发表一项最新研究，对这一问题进行了深入探索。他们发现，肠道菌群表达的一种肽聚糖水解酶——DL-endopeptidase（DL-内肽酶），能够促进肠道中的NOD2配体生成，从而活化宿主NOD2信号。这种细菌酶的耗竭在CD病理中有关键作用，旨在补充DL-内肽酶的干预方法，或是治疗CD的新思路。

克罗恩病细菌酶 Nod2 DL-内肽酶肠道菌群

药物-菌群互作

宏基因组学结合蛋白质组学，鉴定出可激活霉酚酸酯的肠道细菌酶

霉酚酸酯（MMF）是一种用于预防器官移植排斥和治疗自身免疫性疾病的免疫抑制剂前药，然而约45%的服用MMF的患者会出现胃肠道毒性；肠道细菌的β-葡萄糖醛酸酶（GUS）可将MMF从非活性的霉酚酸葡萄糖醛酸（MPAG）重新激活为活性的霉酚酸（MPA）。GUS酶根据其结构特征具有不同的底物偏好，目前尚未鉴定出重新激活MPA的肠道微生物GUS酶。近日，发表在Gut Microbes的这篇文章中，通过结合宏基因组学与基于活性的蛋白质组学方法，鉴定出可重新激活MPA的肠道细菌酶，可能驱动了MPA诱导的胃肠道毒性。

药物-菌群互作细菌酶多组学

国内团队：小檗碱如何改善动脉粥样硬化？新的菌群机制被揭示

氧化三甲胺（TMAO）是一种肠道菌群衍生代谢产物，可促动脉粥样硬化。肠道菌群通过细菌酶CutC将胆碱转化为三甲胺（TMA），而后TMA在宿主肝脏中被黄素单加氧酶3（FMO3）转化为TMAO。中国医学科学院北京协和医学院蒋建东和王琰与团队，近期在Signal Transduction and Targeted Therapy发表研究，发现肠道菌群中也存在编码FMO的肠菌，并通过胆碱-TMA-TMAO途径生成TMAO，而口服小檗碱可通过类似维生素的作用机制，抑制菌群的CutC和FMO活性，减少菌群的TMAO生成，从而改善动物模型和患者的动脉粥样硬化。该研究揭示了小檗碱改善心血管健康的一种新的肠道菌群相关机制，表明小檗碱是治疗动脉粥样硬化的潜在药物。

心血管小檗碱 TMAO 肠道菌群代谢产物动脉粥样硬化

宿主-菌群互作

Nature子刊：IBS中的菌群-宿主互作新机制

肠道蛋白酶介导消化和免疫信号，其活性异常升高会破坏肠道屏障并产生内脏超敏反应，从而可能引起肠易激综合征（IBS）等肠道疾病。Nature Microbiology近期发表的一项研究，通过分析感染后IBS患者的样本，结合小鼠实验，表明肠道菌群通过表达β-葡萄糖醛酸酶，促进生成非结合型胆红素，从而抑制肠腔内的蛋白酶活性；而IBS中的菌群变化使得这一机制出现问题，导致肠腔蛋白酶活性升高。这些发现揭示了调控肠腔蛋白酶稳态的一种宿主-菌群互作新机制，提示靶向肠腔蛋白酶平衡的菌群干预方法，或能用于改善IBS等肠道疾病。

宿主-菌群互作肠易激综合征肠道菌群蛋白酶胆红素

特定肠菌对血型抗原的偏好

血型抗原是一类聚糖，不仅存在于红细胞上，也存在于肠道黏蛋白上，PLoS Biology发表的一项研究发现，肠道中常见的共生细菌——活泼瘤胃球菌可通过表达特定的糖苷水解酶，偏好性地利用A型血抗原。

细菌酶肠道菌群血型抗原黏蛋白

菌群-药物互作

Nature：阿卡波糖降糖不理想？有菌群酶让药失活

阿卡波糖源自土壤细菌，能通过抑制α-葡糖苷酶来减少生物体对复杂碳水化合物的代谢。这一作用机制使得阿卡波糖被开发为抗糖尿病药，能改善患者的餐后血糖。但阿卡波糖也会抑制细菌的α-葡糖苷酶，从而对人体菌群造成影响。那么人类微生物组中是否也存在抵抗阿卡波糖的机制呢？为了解答这一问题，美国普林斯顿大学Mohamed S. Donia作为通讯作者，与罗格斯大学、上海交通大学的赵立平团队合作，通过宏基因组学、生化和结构生物学方法，找到了在人体菌群中广泛存在的能让阿卡波糖失活的细菌酶（Maks），并通过分析已发表的临床试验数据（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1088753988），初步证实了这类酶可能是削弱阿卡波糖对糖尿病治疗效果的“罪魁祸首”。该研究还进一步找到了能生成阿卡波糖样分子的人类口腔细菌，提示Maks可能是人体菌群抵抗这种内源性阿卡波糖的适应性策略。总之，该研究为菌群-药物互作提供了又一个范式，或能在临床上指导糖尿病患者用药。相关成果已在Nature发表，值得专业人士关注。

菌群-药物互作阿卡波糖细菌酶 2型糖尿病口腔菌群

揭开人肠道菌群中“钨酶”的神秘面纱

钨是一种被认为很少在生物学中使用的金属。PNAS近期的一项研究却发现，人类菌群中普遍存在含有钨氧化还原酶（WOR）和钨特异性转运体的细菌，这类细菌能摄入钨并将其结合到WOR中，其中一些WOR能将肠道中的醛转化为相应的酸，可能是清除这些活性化合物的一种解毒策略。

细菌酶钨肠道菌群醛

Nature子刊：解析4种肠道菌如何协同将木脂素转化为肠道木脂素

木脂素存在于一些植物性食物（亚麻籽、芝麻、谷物、大豆、十字花科植物和一些水果等）中，是一种植物雌激素，有抗氧化作用，被认为有潜在的抗癌和防治其它疾病的功效。但木脂素在体内要发挥作用，需要先由肠道细菌将其转化为有生物活性的肠道木脂素。Nature Microbiology近期发表的一项研究，详细解析了含4种肠道菌的菌群，如何通过5步反应将木脂素转化为肠道木脂素，并鉴定出每个步骤中编码潜在关键酶的基因。该研究为进一步解析木脂素的潜在药用功效以及肠道菌群在其中的作用，打下基础；也提示进行相关研究时，需考虑菌株水平的基因差异，以及不同细菌的共现和协作情况。

木脂素肠道菌群代谢细菌酶肠内酯

Nature子刊：肠道菌群中存在的酶可将A型血变为O型血

最常用的血型系统是根据红细胞表面的ABO抗原（凝集原）来进行分型的，在肠壁黏蛋白上也存在这类抗原结构。《Nature Microbiology》发表的一项研究，对人肠道菌群进行功能宏基因组学筛选，鉴定出特定肠道菌所含的一对酶，可将A抗原转化为H抗原，从而实现将A型血转变为O型血的过程，在临床上或可用于扩充O型血库。

细菌酶 Applied microbiology biologics enzymes Microbiome

Nature子刊：能生成胆碱的细菌酶，是潜在的代谢疾病靶点

肠道菌可将胆碱代谢为三甲胺（TMA），进而影响代谢疾病。但食物和人体中的胆碱只有少量是游离的，大部分以磷脂酰胆碱（PC）等形式存在。那么问题来了，菌群生成三甲胺所需的胆碱，是如何从PC转化而来的？除了宿主，菌群是否能“自给自足”直接将PC代谢为胆碱呢？Nature Microbiology上线的最新研究对此进行了验证，并鉴定和分析了其中的关键细菌酶——磷脂酶D，或许是与TMA有关的代谢疾病的潜在药物靶点。

细菌酶磷脂代谢肠道菌群磷脂酶D 胆碱