近幾年，腸道細(xì)菌逐漸顯露出各種“本領(lǐng)”，不僅幫助我們消化食物，還有很多重要的作用，例如調(diào)節(jié)人體的免疫系統(tǒng)。然而，根據(jù)發(fā)表在《細(xì)胞》上的一項最新研究，腸道細(xì)菌的交流能力高得出人意料：它們竟然可以實現(xiàn)跨越物種交流，對宿主的基因表達(dá)進(jìn)行控制。
美國凱斯西儲大學(xué)（Case Western Reserve University）醫(yī)學(xué)院、克利夫蘭醫(yī)學(xué)中心和哈佛醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們組成的一支研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，腸道細(xì)菌分泌的一種分子會附著在宿主的多種蛋白質(zhì)上，從而改變宿主調(diào)節(jié)自身基因表達(dá)的能力，影響宿主發(fā)育。
用領(lǐng)導(dǎo)該項研究的作者Jonathan Stamler博士的話說，“腸道有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，許多研究人員都在尋找細(xì)菌會用什么樣不同尋常的物質(zhì)對人類健康造成可能的影響。”然而，這群科學(xué)家發(fā)現(xiàn)腸道細(xì)菌分泌的這種分子并非微生物才有的“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(xì)胞內(nèi)，一氧化氮以一種被稱為S-亞硝基化的方式對蛋白質(zhì)提供修飾，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定、定位和相互作用。據(jù)估計，整個蛋白質(zhì)組的70%可能都受到S-亞硝基化的翻譯后修飾，其影響涉及代謝、能量利用、運(yùn)動甚至動物的壽命。
而當(dāng)科學(xué)家們在模式生物線蟲的體內(nèi)追蹤腸道細(xì)菌分泌的一氧化氮時，發(fā)現(xiàn)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(jìn)行S-亞硝基化。可以說，腸道細(xì)菌們就像掌握了一門通用語言來與宿主基因進(jìn)行交流。
其中，研究人員選擇了一種對發(fā)育至關(guān)重要的蛋白ALG1，觀察這種蛋白會如何受到腸道細(xì)菌的影響。當(dāng)研究人員把分泌一氧化氮的細(xì)菌喂食給線蟲后，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(fā)育受到影響，出現(xiàn)畸形。
值得注意的是，ALG1是一種在進(jìn)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(nèi)，當(dāng)共生的微生物產(chǎn)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(dǎo)致發(fā)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(fā)現(xiàn)也讓Stamler博士設(shè)想出一種潛在的治療思路，或許可以給腸道接種細(xì)菌來調(diào)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。
參考資料
[1] Puneet Seth et al., (2019) Regulation of MicroRNA Machinery and Development by Interspecies S-Nitrosylation. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2019.01.037
[2] New 'interspecies communication' strategy between gut bacteria and mammalian hosts uncovered. Retrieved Feb. 25, 2019 from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-02/cwru-nc022119.php
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