《細胞》:驚!早就知道腸道細菌厲害,可你知道它們竟連宿主的基因都...

2020-11-26 生物谷

 

近幾年，腸道細菌逐漸顯露出各種「本領」，不僅幫助我們消化食物，還有很多重要的作用，例如調節人體的免疫系統。然而，根據發表在《細胞》上的一項最新研究，腸道細菌的交流能力高得出人意料：它們竟然可以實現跨越物種交流，對宿主的基因表達進行控制。

美國凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）醫學院、克利夫蘭醫學中心和哈佛醫學院的科學家們組成的一支研究團隊發現，腸道細菌分泌的一種分子會附著在宿主的多種蛋白質上，從而改變宿主調節自身基因表達的能力，影響宿主發育。

用領導該項研究的作者Jonathan Stamler博士的話說，「腸道有著複雜的結構，許多研究人員都在尋找細菌會用什麼樣不同尋常的物質對人類健康造成可能的影響。」然而，這群科學家發現腸道細菌分泌的這種分子並非微生物才有的「非主流」化合物，卻是哺乳動物（包括人類）各種組織中普遍存在的信使分子：一氧化氮。

在哺乳動物細胞內，一氧化氮以一種被稱為S-亞硝基化的方式對蛋白質提供修飾，調節蛋白質的穩定、定位和相互作用。據估計，整個蛋白質組的70%可能都受到S-亞硝基化的翻譯後修飾，其影響涉及代謝、能量利用、運動甚至動物的壽命。

而當科學家們在模式生物線蟲的體內追蹤腸道細菌分泌的一氧化氮時，發現這些微生物來源的一氧化氮分子可以對宿主的多種蛋白進行S-亞硝基化。可以說，腸道細菌們就像掌握了一門通用語言來與宿主基因進行交流。

其中，研究人員選擇了一種對發育至關重要的蛋白ALG1，觀察這種蛋白會如何受到腸道細菌的影響。當研究人員把分泌一氧化氮的細菌餵食給線蟲後，觀察到分泌的一氧化氮分子附著到線蟲的ALG1上。而過多的一氧化氮讓線蟲的正常發育受到影響，出現畸形。

值得注意的是，ALG1是一種在進化上從線蟲到人類高度保守的蛋白。換言之，在哺乳動物體內，當共生的微生物產生了過多的一氧化氮，這種蛋白或許也會通過同樣的S-亞硝基化修飾受到影響，有可能也會導致發育問題。

正如有人想到用植入益生菌的方式來改善消化或其他代謝問題，這項研究的新發現也讓Stamler博士設想出一種潛在的治療思路，或許可以給腸道接種細菌來調整一氧化氮的釋放，利用這一物種間通用的信號通路改善人體健康。(生物谷Bioon.com）


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