提高人体肠道中有益细菌的存活率 _肠道

共生细菌中转录终止因子Rho的相分离控制基因表达并促进哺乳动物肠道中的细菌适应性。Credit: Science (2023). DOI: 10.1126/science.abn7229
据美国物理学家组织网（by Yale University）：栖息在肠道中的微生物对人类健康至关重要，了解肠道中促进有益细菌物种(即“好”细菌)生长的因素可能有助于促进肠道和整体人类健康的医学干预。在一项新的研究中，耶鲁大学的研究人员发现了这些细菌在肠道中定居的新机制。
具体来说，耶鲁大学的团队发现，人类肠道中发现的最丰富的有益物种之一在经历碳限制时显示出定居潜力的增加——这一发现可能会产生新的临床干预措施，以支持健康的肠道。这项发现发表在3月16日的《科学》杂志上。
耶鲁大学的研究小组在遗传学家爱德华多·格罗伊斯曼(Eduardo Groisman)的实验室中发现，有益的肠道细菌多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)对碳(所有细胞的主要组成部分)的饥饿做出反应，将一部分重要转录因子的分子隔离在无膜的隔间中。
研究小组确定，转录因子的隔离增加了其活性，这改变了数百种细菌基因的表达，包括几个促进肠道定居和控制细菌中枢代谢途径的基因。这些发现揭示了“好”细菌将分子隔离到无膜区室中作为在哺乳动物肠道中定居的重要策略。
多形拟杆菌和存在于哺乳动物肠道中的其他细菌可以获得宿主动物摄入的营养。然而，也有很长一段时间宿主生物不进食。研究人员发现，包括碳在内的营养物质的缺乏会引发有益肠道细菌中定居因子的产生。
格罗伊斯曼实验室的博士后研究员、该研究的第一作者艾米利亚·克雷波图(Aimilia Krypotou)说:“出现的一件事是，当生物体渴望碳时，这是一个有助于产生有利于在肠道中生存的特性的信号。”
该实验室先前研究的综合观察导致了这一突破。第一次是当Groisman注意到来自肠道微生物的转录因子的大小比来自其他细菌物种的其他被充分研究的同源蛋白的大得多。研究小组随后发现，如果没有同源蛋白中缺少的额外区域，细菌就无法在小鼠肠道中存活。
Krypotou然后假设额外的区域可能会赋予细菌在肠道中生存所需的转录因子一种新的生物物理特性，并成功地进行了一系列实验来测试这一假设。
格罗伊斯曼说，人们对这些无膜隔间的认识实际上可以追溯到一百年前。他说， Krypotou的关键见解是根据额外区域推断细菌转录因子(称为Rho)的新特性。转录因子的螯合通过称为液-液相分离的过程发生，这是广泛存在于包括人类细胞在内的各种细胞中的普遍现象。
“这种现象已经为人所知，但通常与真核生物的压力有关，如植物、动物和真菌，”Groisman说。“最近，人们认识到它也可能发生在细菌中，在我们的病例中，我们确定它发生在共生的肠道细菌中，这些细菌需要它才能在肠道中存活。人们可以想象，如果一个人能操纵有这种倾向的生物，也许他能改善对人类有益的生物。”
Krypotou说，这些发现可能有助于刺激肠道健康的新益生菌疗法的发展。
“大多数研究只是着眼于大量的细菌，”她说。“如果我们不了解分子水平上正在发生的事情，我们不知道这是否会有所帮助。”