发现肠道微生物组组成的重要酶

肠道微生物组，即生活在人体肠道中的细菌和其他微生物群落，已被证明会影响新陈代谢和免疫系统。我们仍然不完全了解健康微生物组与宿主之间的共生是如何调节的，以及如何防止细菌过度生长和致病细菌。

由基尔大学(CAU)生物化学研究所的Christoph Becker-Pauly教授领导的研究小组与其他工作组合作，现已发现了影响小鼠模型中肠道微生物组的重要机制。研究结果最近发表在《科学进展》杂志上。

“我们首次能够证明位于肠细胞上的meprin α和meprin β的酶复合物通过处理底物半乳糖凝集素-3影响微生物组组成，”第一作者Cynthia Bülck解释说，CAU生物化学研究所的博士生。

“这种酶复合物的活性反过来又直接受到微生物组的影响，”卓越集群“慢性炎症精准医学”(PMI)成员兼蛋白酶网降解组学部门负责人Christoph Becker-Pauly教授补充道。“这意味着微生物组影响宿主蛋白质，进而影响微生物组。

研究人员研究了具有不同细菌定植的小鼠模型中酶复合物调节的这种相互作用。

酶裂解影响与细菌的结合

该研究的重点是蛋白质切割酶meprin α和meprin β，它们在健康肠道中强烈表达，并且在慢性炎症性肠病(IBD)中显着下调。“一方面，我们想阐明meprins在小肠和大肠中的功能，另一方面，我们想了解肠道中细菌的组成是如何从根本上调节的，”Bülck说。

美普林蛋白酶遍布整个肠道，但它们不是典型的消化酶。“在以前的研究中，我们已经能够证明这些酶负责保护小肠上皮的粘液层的不断分离和更新，”Becker-Pauly说。

为了阐明美普林的进一步功能，美普林斯作为美普林α/β复合物存在于大肠中，研究人员首先采用基于质谱的方法来寻找由这种酶复合物处理的底物。“我们确定半乳糖凝集素-3是大肠中的重要底物，”Becker-Pauly说。

半乳糖凝集素-3在肠绒毛中永久产生。它既存在于细胞内，也存在于细胞外的粘液层中，并且可以与细菌相互作用，例如通过凝集。美普林α/β对半乳糖凝集素-3的蛋白水解切割导致细菌结合性质改变。同时，根据细菌组成，半乳糖凝集素-3的酶促处理会发生变化。“这意味着根据存在多少和哪些细菌，它也会影响酶促处理的半乳糖凝集素-3，”Bülck解释说。“宿主通过半乳糖凝集素-3的切割对微生物组做出反应，然后以不同的方式进行调节。

这项工作还表明，半乳糖凝集素-3的酶裂解导致强烈的凝集(结块)和病原体铜绿假单胞菌的消除，这种细菌约占德国所有医院感染的10%。

在微生物组稳态中的关键作用

“了解这种酶复合物在肠道中的生理作用可以为疾病的发展提供新的见解，以及预防和治疗肠道疾病的新方法，”Becker-Pauly强调说。在慢性炎症性肠病中，不仅酶复合物减少，而且底物半乳糖凝集素-3也下调。“这可能导致肠道微生物组的不平衡，从而使病原体更容易传播，”基尔生物化学家怀疑。这个星座当然不是慢性炎症性肠病发展的决定性因素，因为许多因素在这方面起作用，但应该考虑。

进一步的研究现在将集中在更详细地阐明导致某些类型细菌凝集的机制上。此外，已经鉴定了美普林α/β复合物的进一步免疫调节底物，现在将分析其功能。

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