摘要：在一項新的研究中，耶魯大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了有益細菌在腸道定植的一種新的機制。
腸道中的微生物對人類健康至關(guān)重要，了解腸道中促進有益細菌種類(被稱為“好"細菌)生長的因素可能使醫(yī)療干預措施能夠促進腸道和整體人類健康。在一項新的研究中，耶魯大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了這些細菌在腸道定植的一種新的機制。
具體來說，耶魯大學的研究小組發(fā)現(xiàn)，在人類腸道中發(fā)現(xiàn)的最(空)豐富的有益物種之一，在經(jīng)歷碳源限制時，其定植潛力會增加——這一發(fā)現(xiàn)可能會產(chǎn)生新的臨床干預措施，支持健康的腸道。研究結(jié)果發(fā)表在3月16日的《科學》雜志上。
圖1 研究人員發(fā)現(xiàn)了有益細菌在腸道定植的一種新的機制
耶魯大學的研究小組，由微生物致病學教授、遺傳學家Eduardo Groisman的實驗室組成，他們發(fā)現(xiàn)將有益的腸道細菌：擬桿菌(Bacteroides thetaotaomicron)中一種基本轉(zhuǎn)錄因子的部分隔離在無膜的隔室中，會對碳饑餓(所有細胞的主要組成部分)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)百種細菌基因的表達，包括幾個促進腸道定植和控制細菌中樞代謝途徑的基因。這些發(fā)現(xiàn)揭示了“好"細菌將分子隔離到無膜的隔間中作為在哺乳動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物腸道中的細菌可以獲得宿主動物攝入的營養(yǎng)物質(zhì)。然而，也有很長一段時間，宿主生物不吃東西。研究人員發(fā)現(xiàn)，缺乏包括碳在內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)會導致有益腸道細菌產(chǎn)生定植因子。
Groisman實驗室的博士后、該研究的主要作者Aimilia Krypotou說:“其中會發(fā)生，當一個有機體缺乏碳時，這是一個信號，有助于產(chǎn)生有利于在腸道中生存的特性。"
該實驗室之前研究的一系列觀察結(jié)果帶來了這一突破性進展。首先是當Groisman注意到來自腸道微生物的轉(zhuǎn)錄因子的大小比來自其他細菌物種的其他經(jīng)過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，細菌就無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)，并成功地進行了一系列實驗來驗證這一假設(shè)。
圖2 共生細菌擬桿菌中轉(zhuǎn)錄終止因子Rho的相分離控制基因表達并促進哺乳動物腸道中的細菌適應(yīng)性。
Groisman說，人們對這些無膜隔間的認識實際上可以追溯到一百年前。Krypotou的關(guān)鍵見解，他說，是根據(jù)額外的區(qū)域推斷出細菌轉(zhuǎn)錄因子的新特性，稱為Rho。轉(zhuǎn)錄因子的隔離是通過一種被稱為液-液相分離的過程發(fā)生的，這是一種在包括人類在內(nèi)的各種細胞中普遍存在的現(xiàn)象。
“這種現(xiàn)象已經(jīng)被人們所知，但通常與植物、動物和真菌等真核生物的壓力有關(guān)。最近我們意識到它也可以發(fā)生在細菌身上，在我們的案例中，我們確定它發(fā)生在共生腸道細菌中，共生腸道細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，也許就能改善對人類有益的生物體。"
Krypotou說，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于促進腸道健康的新益生菌療法的發(fā)展。
她說:“大多數(shù)研究只關(guān)注細菌的豐度。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
