Emily P Balskus

阴道菌群淀粉酶糖原降解

人类肠道微生物组是一个复杂的微生物群落，与宿主健康和疾病密切相关。然而，这些微生物对宿主生物学影响的详细分子机制在很大程度上仍不明确。开发针对特定微生物活性的非致命小分子抑制剂成为一种强大但未充分利用的方法，也被视为一种具有前景的治疗策略。一篇发表在Nature Reviews Chemistry上的综述文章讨论了小分子抑制剂在微生物生态学中的应用以及面临的挑战。这篇文章有望加深我们对宿主-微生物组相互作用的理解，并可能改变预防和治疗人类疾病的策略。

小分子抑制剂肠道菌群微生物代谢

基因工程工具

Nature子刊：迟缓埃格特菌基因工程工具包

迟缓艾格特菌属于红蝽菌纲，是一种厌氧性、革兰氏阴性放线菌，其广泛分布于人类肠道中。近年来由于其与人类健康存在着密切关系，且具有独特的代谢特性而受到广泛的关注。研究显示，该菌不仅仅与多种人类疾病有者密切的关系，而且在体内参与多种药物的代谢，因此迫切需要探究其与疾病的关系以及代谢途径的调控的机理。然而，由于目前针对该菌缺乏有效的研究手段，因此对其的研究一直无法有效的深入。近期一篇发表在Nature子刊，Nature Communications上的研究工作通过建立有效的穿梭载体，从而实现了对迟缓艾格特菌的高效转化；同时，通过建立报告系统和诱导表达系统，对该菌的组成型和诱导型基因表达调控进行了研究；进而，借助上述方法还实现了有效的基因组编辑。这些有效研究方法的建立，将极大的促进针对该菌株以及菌株-宿主调控机制的研究。

基因工程工具穿梭载体 LacZ报告系统诱导表达系统 CRISPR-Cas3

小分子抑制剂

Nature子刊：开发肠道细菌基因毒素的小分子抑制剂

肠道细菌产生的基因毒素colibactin可能驱动结直肠癌的发展。Nature Chemical Biology上发表的一项最新研究结果，基于硼酸开发了一种colibactin前体的模拟物，可作为colibactin活化肽酶ClbP的抑制剂，抑制colibactin的生物合成，从而阻断colibactin的遗传毒性。

小分子抑制剂研究论文基础研究 colibactin

惰性乳酸杆菌

Nature子刊：揭秘阴道乳酸杆菌中的“叛徒”——惰性乳杆菌

一直以来，无论是人群流行病学证据还是机制研究证据，都提示阴道中的惰性乳酸杆菌可能与卷曲乳酸杆菌不同，其占主导的阴道菌群可能与包括细菌性阴道炎在内的各种生殖健康问题存在关联。但是这其中的机制一直未被阐明。因此，常规的甲硝唑等治疗手段只能针对“有害菌”，但对此种“有害的”乳酸杆菌束手无策。发表在《Nature Microbiology》上的这篇研究发现了惰性乳酸杆菌在阴道中生存的关键“条件”——半胱氨酸，或许这可以是一个重要的突破口，未来可以通过干预阴道环境中半胱氨酸来调节阴道菌群！

惰性乳酸杆菌研究论文阴道菌群半胱氨酸细菌性阴道炎

细菌间互作

Nature：促肠癌的细菌毒素可引爆其他肠菌内的“不定时炸弹”

肠道菌群中的一些细菌（如pks+大肠杆菌）产生的细菌毒素colibactin，是一种化学不稳定的小分子基因毒素，其对宿主细胞的基因毒性可增加宿主发生大肠癌的风险。colibactin对菌群中其他微生物的影响，目前研究甚少。Nature最新发表了哈佛大学Emily P. Balskus团队的研究成果，发现colibactin能靶向周围含有原噬菌体的细菌，唤醒细菌内沉睡的原噬菌体，引起细菌裂解。这些发现阐释了colibactin影响菌群的潜在机制，以及细菌产物与噬菌体行为间的关系。作者认为，细菌之所以进化出了这种基因毒素，可能主要是为了抑制其他细菌，而非为了毒害宿主，从这个角度来看，colibactin的促癌作用恐怕属于是对宿主的“误伤”了。

细菌间互作噬菌体 colibactin 基因毒素

三甲胺(TMA)

完善左旋肉碱→三甲胺的肠道细菌厌氧代谢途径

三甲胺 (TMA) 是一种与人类疾病密切相关的肠道微生物代谢产物。左旋肉碱（L-Carnitine）是TMA的重要食源性前体物质，其经cai基因操纵子编码的酶代谢为中间代谢产物γ-丁基甜菜碱（γbb）。然而，负责从γbb产生TMA的微生物基因和酶尚未完全阐明。发表在PNAS上的一项研究发现了一种新型的TMA生成酶，填补了对人体肠道厌氧环境中左旋肉碱代谢为TMA的知识的一个关键空白，将有助于评估左旋肉碱代谢和人类疾病之间的联系，并设计潜在的治疗方法。

三甲胺(TMA) Emergencia timonensis 细菌代谢途径 L-carnitine 酶功能解析

菌群代谢物

化学方法鉴别菌群代谢物，助力微生物-宿主互作研究

肠道微生物对人类健康有重要影响，但目前对肠道微生物产生的小分子代谢物及其对宿主影响的认识仍处于起步阶段。ACS Central Science发表的展望文章概述了如何确定肠道微生物群代谢物化学组成的一系列方法、挑战和进展，并强调了化学在发现和表征生物活性微生物代谢产物方面的重要作用。

菌群代谢物微生物-宿主互作化学方法

胆固醇代谢

Cell子刊：你的胆固醇水平或由肠道细菌来决定

人类肠道微生物具有强大的代谢能力，但肠道微生物与人类代谢之间互作的机制仍不清楚。《Cell Host and Microbe》近期发表文章，鉴定出肠道细菌的胆固醇脱氢酶，并揭示出胆固醇代谢细菌的出现与宿主的粪便、血清总胆固醇降低相关，可直接影响人类健康。

胆固醇代谢 Microbiome cholesterol coprostanol hydroxysteroid dehydrogenase

氧化三甲胺

Cell子刊：TMAO如何促进代谢综合征

菌群衍生代谢物氧化三甲胺（TMAO）与糖尿病和心血管疾病有关，Cell Metabolism近期发表的一项研究，揭示了TMAO及其受体PERK在代谢综合征发病中的核心作用和分子机制，表明用十字花科蔬菜中的特定成分，可抑制生成TMAO的酶FMO3的活性，为改善代谢功能紊乱提供了新思路。

氧化三甲胺 Diabetes insulin signaling endoplasmic reticulum stress FOXO1

药物代谢

Science：肠道菌群如何代谢帕金森病药物

前不久《Nature》刚发表了关于肠道菌群对药物的代谢作用的系统性研究，《Science》上线的一项最新研究再次聚焦肠道菌群如何代谢药物从而影响疗效这一问题。左旋多巴是治疗帕金森病的主要药物，这项最新研究揭示了肠道菌群代谢左旋多巴的分子机制，鉴定出参与其代谢途径的肠道细菌和细菌基因，并研发了一种可抑制菌群代谢左旋多巴的潜在药物，有望改善左旋多巴治疗帕金森的效果。

药物代谢肠道菌群帕金森病左旋多巴

细菌毒素

Science：大肠癌相关细菌毒素怎样损伤DNA？

特定肠道菌可促进结直肠癌（CRC）的发生，一年前Science曾发表研究，在家族性息肉病患者中鉴定出两种潜在的促CRC肠道菌，其中就包括能产生基因毒素colibactin的pks+大肠杆菌（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1037872544）。然而研究者对colibactin进行纯化分离的尝试均告失败，阻碍了对其损伤DNA的机制的解析。Science今天上线的一项最新研究发现，colibactin的环丙烷环结构能像“弹头”一样“扎入”DNA链，与腺嘌呤发生烷基化反应形成DNA加合物，从而损伤DNA结构，是促进大肠癌的潜在分子机制。这种DNA加合物或许能作为pks+大肠杆菌暴露的生物标志物，用于预测CRC风险，其临床转化价值有待进一步研究。

细菌毒素结直肠癌生物标志物癌症风险预测 DNA加合物组学

人肠道细菌

揭秘肠道细菌的硫化氢生成过程

肠道菌群产生的硫化氢对人体健康具有重要影响。本研究阐释了肠道条件致病菌沃氏嗜胆菌中的硫化氢生成途径，坚定了其中的关键酶——羟乙基磺酸亚硫酸盐裂解酶（IslA）。本文结果对调控肠道硫化氢产量、控制沃氏嗜胆菌感染具有参考价值。

人肠道细菌无氧呼吸 anaerobic degradation carbon-sulfur bond-cleaving glycyl radical enzyme human gut microbiome

功能小分子开发平台

开发高效胆碱代谢抑制剂的新平台

肠道菌群在无氧条件下的胆碱代谢——三甲胺，与人体疾病状态有广泛的联系。本研究运用生物分子结构研究和诱变技术，通过人源大肠杆菌模型和其他体外检测技术，发现甜菜醛的胆碱代谢抑制功能优于已知抑制剂。该分子结构分析平台的建立，为开发以菌群代谢机能为靶标的治疗候选物提供了实践框架。

功能小分子开发平台胆碱代谢胆碱TMA-裂解酶(cutC) 甜菜醛三甲胺(TMA)

肠道菌群代谢

金属酶在肠道菌群代谢中的作用（综述）

肠道菌群代谢金属酶 Alexandre Almeida Alexandre Almeida Robert D Finn

细菌酶

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

方法学

在肠道菌群中发现自由基依赖性酶的新方法

自由基依赖性酶是肠道菌群适应低氧环境的重要活性蛋白，但研究难度较大。本文以甘氨酰基酶的发现和鉴定为例，总结了可用于发现新自由基依赖型酶的三种研究策略，这些策略中涉及基因组测序、宏基因组分析、蛋白质组分析和传统化学基团鉴定方法的联用，对研究肠道菌群的代谢特点具有参考价值。

方法学自由基依赖型酶宏基因组测序基因组测序蛋白质组

地高辛

人体肠道菌群中的一种还原酶可使地高辛失活

地高辛是一种植物中存在的天然毒素。eLife上发表的最新研究发现，在人体肠道菌群中普遍存在一种强心苷还原酶，可使地高辛失活。

地高辛强心苷还原酶

生物化学

一图读懂：菌群+生化+分子，开天辟地！（超强Science文，必读）

这样开天辟地的综述，值得多读几遍，一定要读，特别推荐。

生物化学分子生物学外来化合物代谢外源性物质毒理学

次级代谢产物

JBC：人体微生物组中的天然产物（综述）

非常值得认真读一读的综述，对通过各种方法在人体微生物组中发现的分子进行总结。强烈推荐阅读，收藏。

次级代谢产物 bacteria bacterial metabolism Bioinformatics metagenomics

微生物组

Emily P. Balskus：NMI要带化学家一起玩！

哈佛化学与化学生物学系的Emily P. Balskus教授发表的最新观点文章，呼吁化学家（生物化学家）参与到微生物组研究中，以寻找解决感染性疾病的方法。

微生物组感染性疾病化学家国家微生物组计划 Shawn Hayley

联合微生物组计划

Science：呼吁发起“联合微生物组计划”

这是美国科学家在“国家微生物组计划”启动之前在Science上呼吁启动“联合微生物组计划”的文章，很值得没看过的人看一看，看看这样的大型计划会关注哪些领域，要有什么人参与，需要什么资源。

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