研究人员破译肠道微生物的酶剪刀

一个研究小组发现，人类肠道中的微生物利用β-消除作用来分解植物天然产物，从而使它们可供人类利用。

水果和蔬菜含有多种植物天然产物，例如类黄酮，它们赋予水果颜色，据说具有促进健康的特性。大多数植物天然产物在自然界中以糖苷的形式存在，即与糖的化合物。

为了让人类吸收健康的植物天然产物，糖必须在肠道中分解。肠道菌群中的微生物有助于加速这一过程。

所谓的C-糖苷，即与糖具有碳基键的植物天然产物，如果没有肠道微生物，甚至几乎无法消化(例如路易波士茶中的nothofagin)。

格拉茨理工大学 (TU Graz) 生物技术和生化工程研究所的 Johannes Bitter、Martin Pfeiffer 和 Bernd Nidetzky 领导的研究小组在《Nature Communications》上发表了关于肠道细菌用于裂解糖苷的 工具及其工作原理的报告。

通用催化原理

这些微生物使用“酶剪刀”，其催化作用基于所谓的β-消除：一种特殊类型的反应，用于灵活断裂化学键，包括C-糖苷的化学键。研究人员成功地在原子水平上破译了该酶的作用模式，并证明了其对各种糖苷的高效裂解。

酶中的锰金属中心对于裂解过程及其催化至关重要。“这些酶剪刀是一种通用的催化原理，无论糖键的类型如何，都可以分解天然产物糖苷，”Nidetzky 解释道。

酶反应机制和催化步骤的研究不仅需要高分辨率的实验方法(例如蛋白质晶体学)，还需要计算机辅助方法来绘制生化过程的动态图。

生活在植物上的细菌也使用酶剪刀

该结果是“doc.funds”项目CATALOX与格拉茨医科大学和格拉茨大学研究小组合作获得的一部分。作为研究的一部分，研究人员能够确定在大量微生物中切割糖苷的各种酶剪刀的进化关系。

“肠道菌群中的细菌具有这些酶剪刀，自然界中一大群与植物相关的细菌也是如此，”尼德茨基说。

Nidetzky怀疑未来酶剪刀机制是否可以在没有微生物参与的情况下使用，例如在食品补充剂中，以提高植物天然产物的吸收。“用具有足够这些酶活性的微生物来开发益生菌是更可行的。”