肠道菌如何利用复杂碳源，多酶体系应对多糖分解 | 热心肠日报

今天是第1126期日报。

Nature子刊：肠道拟杆菌的共同调节基因参与分解复杂聚糖

Nature Microbiology[IF:14.174]

① 许多共生拟杆菌属细菌可以利用包括免疫球蛋白在内的复杂N-聚糖，将其作为营养物质；② 多形拟杆菌的CNG分解过程，涉及6个基因座共同上调，这些基因座中均含有碳水化合物活性酶；③ 这些基因座互不相连，含有来自19个家族的不同碳水化合物活性酶，其酶活性作用包括CNG特异性糖苷内切功能；④ 降解其他类型多聚糖的酶，也会参与降解CNG；⑤ 这种碳水化合物活性酶多样性，使得多形拟杆菌可以利用肠道中多种多聚糖。

Complex N-glycan breakdown by gut Bacteroides involves an extensive enzymatic apparatus encoded by multiple co-regulated genetic loci
06-03, doi: 10.1038/s41564-019-0466-x

【主编评语】聚糖是人类结肠微生物的主要碳源。《Nature Microbiology》近期发表研究，发现以多形拟杆菌为代表的肠道共生拟杆菌含有复杂的碳水化合物活性酶体系，可以利用肠道中复杂N-聚糖等多聚糖。该研究对阐释肠道菌群适应性具有重要参考价值。（@小肠君）

宏基因组测序技术运用于病原检测（综述）

Annual Review of Pathology-Mechanisms of Disease[IF:15.952]

① 可用于病原检测的宏基因组测序平台包括Illumina、Ion Torrent、华大BGISEQ及Nanopore；② 该技术理论上可检测检测所有病原体，有助于诊断罕见病原体，但是难以排出人源序列，结果易受样品污染的影响；③ 操作过程包括样品处理与运输、核苷酸提取、建库测序、数据分析和结果解读；④ 该技术在诊断发生于中枢神经、血流、呼吸道、胃肠道和眼部的感染中均有运用；⑤ 仍需严格的临床试验，来指导该技术的临床运用，证明其可用性以及潜在局限性。

Clinical Metagenomic Next-Generation Sequencing for Pathogen Detection
01-24, doi: 10.1146/annurev-pathmechdis-012418-012751

【主编评语】高通量测序有望提高感染性疾病的病原检测和诊断效率。《Annual Review of Pathology-Mechanisms of Disease》近期发表综述，系统性介绍了宏基因组病原检测的平台、流程、优势与局限性以及代表性临床案例，对于详细了解该技术有重要参考价值。（@小肠君）

出生后第一年全身性抗生素的使用增加乳糜泻风险

Gastroenterology[IF:20.773]

① 纳入共170万余名丹麦和挪威儿童的2个大型观察性队列研究，其中乳糜泻患者3346名；② 儿童出生后第一年使用全身性抗生素与乳糜泻患病率呈正相关；③ 抗生素用量的增加与乳糜泻风险之间存在剂量依赖关系；④ 相关性在不同抗生素类型或儿童使用年龄方面无显著差异，排除感染等混杂因素后亦未明显改变其相关性；⑤ 儿童早期使用全身性抗生素可能是患乳糜泻的风险因素，其引起的肠道菌群失调、遗传易感性和膳食中麸质等因素共同作用导致乳糜泻。

Association Between Antibiotics in the First Year of Life and Celiac Disease
06-01, doi: 10.1053/j.gastro.2019.02.039

【主编评语】肠道菌群很可能参与乳糜泻的发生发展。《Gastroenterology》近期发表一项人群研究，发现出生第一年使用全身性抗生素可能是患乳糜泻的风险因素，其引起的肠道菌群失调、遗传易感性和膳食中麸质等因素共同作用导致乳糜泻。（@小肠君）

肠道菌群演化或遵循特殊法则

PLoS Biology[IF:9.163]

① Garud团队分析菌群中的新突变和重组单核苷酸变体（SNV）频率，发现人类肠道菌群的进化不符合简单的中性进化模型；② 该团队建立的计算模型显示，人类共生菌群存在广泛的新突变、基因重组以及剧烈的正向选择，在短时间（数月内）内主导了宿主的菌群特异性，长时间尺度下外来菌株主导肠道菌群的基因变化；③ 进行人类共生菌群研究时，有必要对同一个体进时间上较为密集的多次采样；④ 亟需构建新的进化模型，来研究高度动态变化的功能菌群。

Evolutionary change in the human gut microbiome: From a static to a dynamic view
02-01, doi: 10.1371/journal.pbio.3000126

【主编评语】了解肠道菌群多样性、稳定性和适应力对宿主健康的影响具有重要作用。《PLoS Biology》近期评论了Garud团队对于肠道菌群基因演化的研究（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1039641146 ），强调了该研究对于指导菌群-宿主互作研究的作用。（@小肠君）

3型羟基羧酸受体介导细菌代谢物-人体互作

PLoS Genetics[IF:5.54]

① 3型羟基羧酸受体（HCA3）是人类和其他人科动物基因组中占优势的羟基羧酸受体，是人科动物中普遍存在的乳酸菌代谢物信号传导系统成员；② D-苯基乳酸（D-PLA）在乳酸菌发酵食品（如德国泡菜）中的浓度很高，是乳酸菌产生的一种抗菌代谢产物；③ 消化道来源的D-PLA能被人体肠道很好地吸收，导致血浆和尿液水平升高；④ D-PLA通过高效活化HCA3与人体宿主产生相互作用，触发人类原代单核细胞发生百日咳毒素敏感性迁移。

Metabolites of lactic acid bacteria present in fermented foods are highly potent agonists of human hydroxycarboxylic acid receptor 3
05-01, doi: 10.1371/journal.pgen.1008145

【主编评语】人科动物含有不同于其他哺乳动物的羟基羧酸受体。《PLoS Genetics》近期发表研究，发现人科动物的3型羟基羧酸受体（HCA3）介导了乳酸菌代谢产物与宿主免疫系统的互作。该研究一方面解释了HCA3在人科动物中的功能，对于研究细菌代谢产物-宿主互作也具有参考价值。（@小肠君）

汕头大学团队：河口沉积物菌群存在多环芳烃共代谢

Environment International[IF:7.297]

① 将河口沉积物与多环芳烃芘共培养，培养后期α-和γ-变形杆菌纲为主要细菌类群，自于γ-变形杆菌纲的ZD0117属丰度最高；② 参与降解多环芳烃的基因与其他多种代谢基因相关，涉及的代谢途径包括酰甘油降解、固氮、硫酸盐转运系统、阿诺-布坎南循环和卡尔文循环；③ 从宏基因组数据中组装出56个基因组（MAG），主要来自于α-和γ-变形杆菌纲；④ 这些组装出的细菌基因组中含有降解芘的关键脱氢酶；⑤ MAG中的难培养微生物携带有协同代谢芘的基因。

Metagenomic analysis exhibited the co-metabolism of polycyclic aromatic hydrocarbons by bacterial community from estuarine sediment
05-28, doi: 10.1016/j.envint.2019.05.028

【主编评语】河口沉积物菌群参与污染物的降解。汕头大学的王慧团队近期在《Environment International》 发表研究，运用沉积物培养和宏基因组测序、组装技术，发现了参与代谢多环芳烃芘的主要细菌类群和基因。该结果对于了解沉积物菌群的多环芳烃代谢机制具有参考价值。（@小肠君）

荟萃分析指示肠道菌群或可用于疾病诊断

mSystems[IF:5.75]

① 纳入近2000份来自8个临床研究的人类粪便菌群宏基因组数据，发现α多样性、β多样性和β分散性与类风湿关节炎、结直肠癌、肝硬化、克罗恩病、溃疡性肠病、二型糖尿病、肥胖有关；② 利用回归模型，发现特定微生物功能可准确区分疾病患者和健康人群；③ 许多微生物功能基因可同时指示多种疾病，相关微生物类群对宿主健康具有一致的作用；④ 存在疾病特异性的微生物功能基因，可以指示特定疾病；⑤ 共生菌群特征或有助于进行基于菌群的疾病诊断。

A Metagenomic Meta-analysis Reveals Functional Signatures of Health and Disease in the Human Gut Microbiome
05-14, doi: 10.1128/mSystems.00332-18

【主编评语】肠道菌群与许多人类疾病相关。《mSystems》近期发表荟萃研究，纳入近2000份人类粪便菌群数据，发现肠道菌群特征可用于区分疾病和健康人群，或有助于开发基于菌群分析的疾病诊断方法。（@小肠君）

促健康活菌干预技术（综述）

Biotechnology Advances[IF:11.452]

① 益生菌市场需求和潜力很大，益生菌株仍主要来自于乳酸杆菌属和双歧杆菌属；② 基因组测序和功能基因学促进了对益生功能基因的鉴定和分子机制的理解，目前益生菌功能有一定的局限性，需要开发新的益生菌应对特定的身体状况，如癌症、肥胖、抑郁和糖尿病；③ 改造和优化益生菌功能的手段包括优化发酵条件、随机突变、强迫进化、CRISPR介导的基因操作等；④ 基于菌群调控的新一代活菌治疗手段正在飞速发展，提供了大量潜在益生菌的促健康功效。

Biotechnology of health-promoting bacteria
03-12, doi: 10.1016/j.biotechadv.2019.03.008

【主编评语】公众对共生菌、益生菌促健康作用的关注日益增长。《Biotechnology Advances》近期发表综述，系统性阐释了促健康菌株的筛选、优化及其促健康作用。（@小肠君）

感谢本期日报的创作者：小肠君，方芳，贺曼，吴芹，王志

点击阅读过去10天的日报：

点击阅读原文，查看更多热心肠日报的内容