摘要：在一項(xiàng)新的研究中，耶魯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了有益細(xì)菌在腸道定植的一種新的機(jī)制。
腸道中的微生物對(duì)人類健康至關(guān)重要，了解腸道中促進(jìn)有益細(xì)菌種類(被稱為“好”細(xì)菌)生長(zhǎng)的因素可能使醫(yī)療干預(yù)措施能夠促進(jìn)腸道和整體人類健康。在一項(xiàng)新的研究中，耶魯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了這些細(xì)菌在腸道定植的一種新的機(jī)制。
具體來(lái)說(shuō)，耶魯大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn)，在人類腸道中發(fā)現(xiàn)的最豐富的有益物種之一，在經(jīng)歷碳源限制時(shí)，其定植潛力會(huì)增加——這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)產(chǎn)生新的臨床干預(yù)措施，支持健康的腸道。研究結(jié)果發(fā)表在3月16日的《科學(xué)》雜志上。
圖1 研究人員發(fā)現(xiàn)了有益細(xì)菌在腸道定植的一種新的機(jī)制
耶魯大學(xué)的研究小組，由微生物致病學(xué)教授、遺傳學(xué)家Eduardo Groisman的實(shí)驗(yàn)室組成，他們發(fā)現(xiàn)將有益的腸道細(xì)菌：擬桿菌(Bacteroides thetaotaomicron)中一種基本轉(zhuǎn)錄因子的部分隔離在無(wú)膜的隔室中，會(huì)對(duì)碳饑餓(所有細(xì)胞的主要組成部分)做出了反應(yīng)。
研究小組確定，轉(zhuǎn)錄因子的隔離增加了其活性，從而改變了數(shù)百種細(xì)菌基因的表達(dá)，包括幾個(gè)促進(jìn)腸道定植和控制細(xì)菌中樞代謝途徑的基因。這些發(fā)現(xiàn)揭示了“好”細(xì)菌將分子隔離到無(wú)膜的隔間中作為在哺乳動(dòng)物腸道中定居的重要策略。
擬桿菌(Bacteroides thetaotaomicron)和其他生活在哺乳動(dòng)物腸道中的細(xì)菌可以獲得宿主動(dòng)物攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。然而，也有很長(zhǎng)一段時(shí)間，宿主生物不吃東西。研究人員發(fā)現(xiàn)，缺乏包括碳在內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致有益腸道細(xì)菌產(chǎn)生定植因子。
Groisman實(shí)驗(yàn)室的博士后、該研究的主要作者Aimilia Krypotou說(shuō):“其中會(huì)發(fā)生，當(dāng)一個(gè)有機(jī)體缺乏碳時(shí)，這是一個(gè)信號(hào)，有助于產(chǎn)生有利于在腸道中生存的特性。”
該實(shí)驗(yàn)室之前研究的一系列觀察結(jié)果帶來(lái)了這一突破性進(jìn)展。首先是當(dāng)Groisman注意到來(lái)自腸道微生物的轉(zhuǎn)錄因子的大小比來(lái)自其他細(xì)菌物種的其他經(jīng)過(guò)充分研究的同源蛋白要大得多。研究小組隨后發(fā)現(xiàn)，如果沒有同源蛋白缺失的額外區(qū)域，細(xì)菌就無(wú)法在小鼠腸道中存活。
然后，Krypotou假設(shè)額外的區(qū)域可能賦予細(xì)菌在腸道中生存所需的轉(zhuǎn)錄因子一種新的生物物理性質(zhì)，并成功地進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這一假設(shè)。
圖2 共生細(xì)菌擬桿菌中轉(zhuǎn)錄終止因子Rho的相分離控制基因表達(dá)并促進(jìn)哺乳動(dòng)物腸道中的細(xì)菌適應(yīng)性。
Groisman說(shuō)，人們對(duì)這些無(wú)膜隔間的認(rèn)識(shí)實(shí)際上可以追溯到一百年前。Krypotou的關(guān)鍵見解，他說(shuō)，是根據(jù)額外的區(qū)域推斷出細(xì)菌轉(zhuǎn)錄因子的新特性，稱為Rho。轉(zhuǎn)錄因子的隔離是通過(guò)一種被稱為液-液相分離的過(guò)程發(fā)生的，這是一種在包括人類在內(nèi)的各種細(xì)胞中普遍存在的現(xiàn)象。
“這種現(xiàn)象已經(jīng)被人們所知，但通常與植物、動(dòng)物和真菌等真核生物的壓力有關(guān)。最近我們意識(shí)到它也可以發(fā)生在細(xì)菌身上，在我們的案例中，我們確定它發(fā)生在共生腸道細(xì)菌中，共生腸道細(xì)菌需要它在腸道中生存。人們可以想象，如果有人操縱容易產(chǎn)生這種效應(yīng)的生物體，也許就能改善對(duì)人類有益的生物體。”
Krypotou說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于促進(jìn)腸道健康的新益生菌療法的發(fā)展。
她說(shuō):“大多數(shù)研究只關(guān)注細(xì)菌的豐度。如果我們不了解分子水平上發(fā)生了什么，我們就不知道它是否有幫助。”
參考資料：
[1] Bacteria require phase separation for fitness in the mammalian gut
摘要：在一項(xiàng)新的研究中，耶魯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了有益細(xì)菌在腸道定植的一種新的機(jī)制。
腸道中的微生物對(duì)人類健康至關(guān)重要，了解腸道中促進(jìn)有益細(xì)菌種類(被稱為“好”細(xì)菌)生長(zhǎng)的因素可能使醫(yī)療干預(yù)措施能夠促進(jìn)腸道和整體人類健康。在一項(xiàng)新的研究中，耶魯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了這些細(xì)菌在腸道定植的一種新的機(jī)制。
具體來(lái)說(shuō)，耶魯大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn)，在人類腸道中發(fā)現(xiàn)的最豐富的有益物種之一，在經(jīng)歷碳源限制時(shí)，其定植潛力會(huì)增加——這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)產(chǎn)生新的臨床干預(yù)措施，支持健康的腸道。研究結(jié)果發(fā)表在3月16日的《科學(xué)》雜志上。
圖1 研究人員發(fā)現(xiàn)了有益細(xì)菌在腸道定植的一種新的機(jī)制
耶魯大學(xué)的研究小組，由微生物致病學(xué)教授、遺傳學(xué)家Eduardo Groisman的實(shí)驗(yàn)室組成，他們發(fā)現(xiàn)將有益的腸道細(xì)菌：擬桿菌(Bacteroides thetaotaomicron)中一種基本轉(zhuǎn)錄因子的部分隔離在無(wú)膜的隔室中，會(huì)對(duì)碳饑餓(所有細(xì)胞的主要組成部分)做出了反應(yīng)。
研究小組確定，轉(zhuǎn)錄因子的隔離增加了其活性，從而改變了數(shù)百種細(xì)菌基因的表達(dá)，包括幾個(gè)促進(jìn)腸道定植和控制細(xì)菌中樞代謝途徑的基因。這些發(fā)現(xiàn)揭示了“好”細(xì)菌將分子隔離到無(wú)膜的隔間中作為在哺乳動(dòng)物腸道中定居的重要策略。
擬桿菌(Bacteroides thetaotaomicron)和其他生活在哺乳動(dòng)物腸道中的細(xì)菌可以獲得宿主動(dòng)物攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。然而，也有很長(zhǎng)一段時(shí)間，宿主生物不吃東西。研究人員發(fā)現(xiàn)，缺乏包括碳在內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致有益腸道細(xì)菌產(chǎn)生定植因子。
Groisman實(shí)驗(yàn)室的博士后、該研究的主要作者Aimilia Krypotou說(shuō):“其中會(huì)發(fā)生，當(dāng)一個(gè)有機(jī)體缺乏碳時(shí)，這是一個(gè)信號(hào)，有助于產(chǎn)生有利于在腸道中生存的特性。”
該實(shí)驗(yàn)室之前研究的一系列觀察結(jié)果帶來(lái)了這一突破性進(jìn)展。首先是當(dāng)Groisman注意到來(lái)自腸道微生物的轉(zhuǎn)錄因子的大小比來(lái)自其他細(xì)菌物種的其他經(jīng)過(guò)充分研究的同源蛋白要大得多。研究小組隨后發(fā)現(xiàn)，如果沒有同源蛋白缺失的額外區(qū)域，細(xì)菌就無(wú)法在小鼠腸道中存活。
然后，Krypotou假設(shè)額外的區(qū)域可能賦予細(xì)菌在腸道中生存所需的轉(zhuǎn)錄因子一種新的生物物理性質(zhì)，并成功地進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這一假設(shè)。
圖2 共生細(xì)菌擬桿菌中轉(zhuǎn)錄終止因子Rho的相分離控制基因表達(dá)并促進(jìn)哺乳動(dòng)物腸道中的細(xì)菌適應(yīng)性。
Groisman說(shuō)，人們對(duì)這些無(wú)膜隔間的認(rèn)識(shí)實(shí)際上可以追溯到一百年前。Krypotou的關(guān)鍵見解，他說(shuō)，是根據(jù)額外的區(qū)域推斷出細(xì)菌轉(zhuǎn)錄因子的新特性，稱為Rho。轉(zhuǎn)錄因子的隔離是通過(guò)一種被稱為液-液相分離的過(guò)程發(fā)生的，這是一種在包括人類在內(nèi)的各種細(xì)胞中普遍存在的現(xiàn)象。
“這種現(xiàn)象已經(jīng)被人們所知，但通常與植物、動(dòng)物和真菌等真核生物的壓力有關(guān)。最近我們意識(shí)到它也可以發(fā)生在細(xì)菌身上，在我們的案例中，我們確定它發(fā)生在共生腸道細(xì)菌中，共生腸道細(xì)菌需要它在腸道中生存。人們可以想象，如果有人操縱容易產(chǎn)生這種效應(yīng)的生物體，也許就能改善對(duì)人類有益的生物體。”
Krypotou說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于促進(jìn)腸道健康的新益生菌療法的發(fā)展。
她說(shuō):“大多數(shù)研究只關(guān)注細(xì)菌的豐度。如果我們不了解分子水平上發(fā)生了什么，我們就不知道它是否有幫助。”
參考資料：
[1] Bacteria require phase separation for fitness in the mammalian gut
