腸道細菌可以實現(xiàn)跨越物種交流
近幾年,腸道細菌逐漸顯露出各種“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(xiàn)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(yī)學院、克利夫蘭醫(yī)學中心和哈佛醫(yī)學院的科學家們組成的一支研究團隊發(fā)現(xiàn),腸道細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,這群科學家發(fā)現(xiàn)腸道細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、運動甚至動物的壽命。
而當科學家們在模式生物線蟲的體內(nèi)追蹤腸道細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行S-亞硝基化??梢哉f,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(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菌的影響。當研究人員把分泌一氧化氮的細菌喂食給線蟲后,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。
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