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  • 机体所摄入的食物如何影响肠道微生物组的生化信号

    很多年以来,科学家们一直在研究试图阐明机体肠道微生物组如何影响人类健康的多个方面,比如机体免疫系统和精神健康等,但近日,来自马里兰大学和普渡大学的科学家们通过研究阐明了我们所摄入的食物如何影响肠道微生物组的生化信号过程,相关研究刊登于国际杂志Science Advances上。

    本文研究中,研究人员分析了我们所摄入的食物及机体葡萄糖的产生和细菌群体感应系统(quorum sensing)之间的关系,群体感应系统主要涉及小型信号分子—自体诱导物(AI)的合成,其能被单一细菌所分泌但却会协调不同细菌间的反应,一旦AI的水平达到阈值,即发出细胞“群集”信号,AI信号就能被在细胞间传输,从而就能激活细胞中基因的表达,并且协调一些表型反应。

    文章中,研究人员通过对多种细菌分泌释放的自体诱导物AI-2进行研究,鉴别出了细菌群体感应系统活性和肠道糖分代谢的关联,细菌能利用磷酸烯醇丙酮酸依赖的糖分磷酸转移酶系统(PTS)来摄取糖分,包括葡萄糖和果糖;在大肠杆菌中,名为HPr的磷酸化载体蛋白在进行糖分运输上扮演着关键角色。

    AI-2信号依赖于一种名为LsrK的酶类才能磷酸化,而磷酸化是一种特殊过程,即酶被激活来调节细胞中的蛋白质功能,通常情况下,生物信号能够利用所谓的磷酸化接力过程来改变细胞的行为。研究人员发现LsrK能够结合HPr,这也就表明,细胞间的群体感性系统或许受到了糖分水平的影响。

    研究者Sintim说道,我们都知道HPr能够调节葡萄糖的利用,这一部分我们是知道的,但如今我们也发现其还能够调节细菌间的群体感应系统;研究者表示,我们所摄入的食物(胃肠道中接下来的葡萄糖水平)或能影响微生物组所面对的信号类型,以及其向机体其它部位所发送的信号类型。

    最后研究者表示,我们进行这一领域的研究已经很多年了,我们的终极目标就是阐明指导细菌和人类细胞关联以及细菌特殊生理学过程的分子交流通路;在生物学中,信息的传递方式完全依赖于细胞和组织之间来回移动的“交流性”分子,细菌和人类细胞之间的“谈话”非常复杂,但也很重要;对其之间交流的机制进行研究或能帮助研究人员开发出新型的抗菌疗法,甚至还能通过改变饮食计划和锻炼体系来改善人类的健康。

    文章来源:生物谷

    原始出处:Jung-Hye Ha, Pricila Hauk, Kun Cho, et al. Evidence of link between quorum sensing and sugar metabolism in Escherichia coli revealed via cocrystal structures of LsrK and HPr. Science Advances (2018) DOI: 10.1126/sciadv.aar7063