Грибковый β

Mar 14, 2023

Биология связи, том 6, Номер статьи: 576 (2023) Цитировать эту статью

477 Доступов

6 Альтметрика

Подробности о метриках

Микробиота кишечника человека (HGM) состоит из очень сложной сети микроорганизмов, которые взаимодействуют с хозяином, тем самым влияя на его здоровье и благополучие. β-глюкан был признан диетическим полисахаридом, поддерживающим рост определенных кишечных бактерий, включая представителей родов Bacteroides и Bifidobacterium, причем последние считаются полезными или пробиотическими бактериями. Однако точный механизм, лежащий в основе метаболизма β-глюкана кишечными комменсалами, до конца не изучен. Мы показываем, что микопротеин представляет собой отличный источник β-глюкана, который потребляется некоторыми видами Bacteroides в качестве первичных деградаторов, такими как Bacteroides cellulosilyticus WH2. Последняя бактерия использует два внеклеточных фермента эндодействующего действия, принадлежащих к семействам гликозидгидролаз 30 и 157, для разложения β-глюкана, полученного из микопротеина, тем самым высвобождая олигосахариды в питательную среду. Эти высвобождаемые олигосахариды, в свою очередь, могут быть использованы другими кишечными микробами, такими как Bifidobacterium и Lactiplantibacillus, которые, таким образом, действуют как вторичные деструкторы. Мы использовали подход перекрестного кормления, чтобы проследить, как оба вида могут расти в совместном культивировании.

Микробиота кишечника человека (HGM) представляет собой сложную экосистему микробов, которые, как предполагается, оказывают благотворное влияние на здоровье человека. Пищевые углеводы представляют собой основной источник энергии для человеческого организма, хотя у нас нет ферментативной способности самостоятельно расщеплять большинство этих гликанов1. Однако HGM кодирует целый арсенал ферментов, активных в отношении углеводов (CAZYmes), способных катаболизировать такие углеводы1. Конечными метаболическими продуктами ферментации гликанов под действием HGM являются в основном SCFAs, такие как пропионат, ацетат и бутират, которые оказывают разнообразное благотворное воздействие на человека-хозяина. Дисбаланс в составе микробного сообщества кишечника, иногда называемый дисбиозом, характерен для воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК), колоректального рака, ожирения, инфекций Clostridioides difficile и, потенциально, широкого спектра других состояний2,3,4.

Как указано выше, HGM представляет собой сложную сеть микробов, состоящую примерно из 10 триллионов бактерий5. Тем не менее, в этом сложном бактериальном сообществе доминируют только два типа, а именно Bacteroidota и Bacillota, дополненные представителями нескольких второстепенных типов, таких как Actinomycetota или Verrucomicrobiota. Было показано, что различные представители рода Bacteroides содержат определенные кластеры совместно регулируемых генов, которые метаболизируют определенный гликан и которые называются локусами использования полисахаридов (единственное число: PUL, множественное число: PUL). Данный PUL содержит гены, необходимые для распознавания, транспортировки и расщепления определенного гликана6,7,8. Например, согласно базе данных CAZY9,10, геном Bacteroides thetaiotaomicron (Ba. thetaiotaomicron VPI-5482, BT) содержит 96 различных PUL, в то время как другой вид Bacteroides, Ba. ovatus ATCC8483 (Bacova) включает 115 различных PUL. Как правило, гликозидгидролаза (GH) или полисахаридлиаза (PL), ассоциированная с клеточной поверхностью, инициирует внеклеточную деградацию полисахаридов, позволяя высвобождать образующиеся олигосахариды в питательную среду11,12,13,14,15,16,17.

Представители рода Bifidobacterium особенно распространены у доношенных детей, находящихся на грудном вскармливании, и считается, что они оказывают важное благотворное воздействие18,19,20,21. Доминирование этих бактерий в этой нише объясняется, по крайней мере частично, их способностью метаболизировать (определенные) олигосахариды женского молока (HMO) в качестве единственного источника углерода и энергии22. Различные виды бифидобактерий имеют особые предпочтения в потреблении HMO, например штаммы Bi. Бреве и Би. longum, как известно, усваивает и метаболизирует лакто-N-тетраозу23,24,25,26, тогда как Bi. катенулятум подвид. kashiwanohense может использовать 2-фукозиллактозу в качестве источника углерода19,27. Прототипический штамм Bi. Было показано, что breve UCC2003 метаболизирует некоторые HMO и другие пищевые поли/олигосахариды либо самостоятельно23,28, либо посредством перекрестного питания с участием других представителей кишечной микробиоты; примерами таких сахаридных субстратов являются муцин29,30, арабиногалактан/галактан31,32 и сиалиллактоза20.