肠道新焦点：追随“宏蛋白质组学学会”，探索菌群功能！| 热心肠日报

今天是第2046期日报。

今天我们特别推荐2篇来自“宏蛋白质组学学会”的文章。宏蛋白质组学的研究对象是微生物群落中所表达的全部蛋白质，与宏基因组学、宏转录组学一起，完善了对复杂群落样本中“中心法则”DNA→RNA→蛋白质的全过程研究。相对于宏基因组学和宏转录组学，宏蛋白质组学是较为新兴的学科。宏蛋白质组学采用高效液相色谱-串联质谱联用法（HPLC-MS/MS）检测微生物群落样本中的氨基酸序列图谱，并通过生物信息方法获得样本中的蛋白质组成及蛋白质的物种、功能信息。今年，宏蛋白质组学学会（Metaproteomics Initiative）由本领域科学家共同成立，旨在共同推动领域技术发展、促进方法的优化和标准化、搭建跨国和跨学科学术合作的桥梁。学会活动还包括开放共享宏蛋白质组学相关教程资料、定期召开宏蛋白质组学国际学术会议。目前学会的120余名成员来自15个国家的48个科研团队。学会第一项由科研社群驱动、国际跨实验室的方法对比研究，Critical Assessment of Metaproteome Investigation（CAMPI）目前已发表于Nature Communications。宏蛋白质组学实验室的样本处理流程、质谱仪器、生物信息流程等方面有所不同，该研究分析和量化了不同流程所得结果的一致性和差异性。学会计划今后继续开展此类跨实验室分析和标准化课题。学会网站：https://metaproteomics.org/ ；加入学会：通过学会主页链接提交谷歌表单，或联系学会执行委员会亚洲联系人李乐园博士，[e-mail]

Nature子刊：不同的宏蛋白质组学工作流程对研究结果有何影响？

Nature Communications[IF:14.919]

① 开展一项跨实验室的宏蛋白质组学的比较研究，采用2个样品（简化的模拟肠道菌群、人粪便），评估不同工作流程（样品制备、质谱和生信分析）对研究结果的影响；② 样品的宏组学数据库比参考数据库有更好的表现，尤其对于复杂群落；③ 多肽水平的结果差异主要是源自样品处理流程，而生信分析流程的影响较小，且这些多肽水平差异在蛋白分组水平上基本消失；④ 不同工作流程所预测的群落组成有所不同，但得到的群落功能谱是相似的。

Critical Assessment of MetaProteome Investigation (CAMPI): a multi-laboratory comparison of established workflows
12-15, doi: 10.1038/s41467-021-27542-8

【主编评语】蛋白质是执行生物学功能的关键操作单元，宏蛋白质组学是研究微生物组功能的有力工具，目前已有多种工作流程被报道和应用，但这些不同的方法对研究结果的影响尚不清楚。Nature Communications近期发表了由宏蛋白质组学学会（Metaproteomics Initiative）发起的CAMPI研究，对已有的宏蛋白质组学研究方法流程进行了大规模的跨实验室比较，揭示了方法学对研究结果的影响，并与宏基因组和宏转录组学进行了对比印证，表明宏蛋白质组学研究有较好的稳健性。这项工作提供了有价值的基准数据集，为宏蛋白质组学方法的标准化和未来发展奠定了基础。（@mildbreeze）

宏蛋白质组学学会简介

Microbiome[IF:14.65]

① 宏蛋白质组学学会（Metaproteomics Initiative）于2021年2月成立，由欧洲蛋白质组学协会支持，欢迎微生物组研究社群的同道加入；② 其使命与愿景是：通过微生物组研究合作网络，促进宏蛋白组学基础知识、进展和应用的传播，并成为讨论、标准化和加速宏蛋白质组学方法发展的枢纽；③ 该学会目前已完成CAMPI研究，揭示了宏蛋白质组学方法学标准化的重要性，并为未来的跨实验室分析奠定基础；④ 其他活动包括组织会议、整理和共享教育资源等。

The Metaproteomics Initiative: a coordinated approach for propelling the functional characterization of microbiomes
12-20, doi: 10.1186/s40168-021-01176-w

【主编评语】Microbiome近期发表的评论文章，对今年新成立的宏蛋白质组学学会（Metaproteomics Initiative）进行了介绍，包括其成立背景、人员、使命愿景、科研和学术活动等。（@mildbreeze）

Nature子刊：分析1167个古菌基因组，揭示人肠道古菌组新知

Nature Microbiology[IF:17.745]

① 基于已发表数据，分析源自人消化道的1167个非冗余古菌基因组（含608个高质量基因组）；② 鉴定出新的古菌分类群，包括3个属、15个种和52个株，并基于基因组的差异将史密斯甲烷菌划分为2个种；③ 鉴定出28581个蛋白质簇，并分析了与社会人口学特征（如年龄、生活方式等）和健康状态的关联；④ 揭示了人肠道古菌组的其他特征，例如其携带复杂的病毒组、其细菌基因比例低于动物相关古菌，并分析了古菌在基因组和功能方面对人肠道环境的适应。

A catalogue of 1,167 genomes from the human gut archaeome
12-30, doi: 10.1038/s41564-021-01020-9

【主编评语】古菌是人肠道微生物组的一员，但对于人肠道古菌组的认知还非常不足。Nature Microbiology发表的一项最新研究，基于已发表的宏基因组组装基因组（MAG）和分离培养古菌的基因组，构建了一个含1000余个非冗余基因组的人肠道古菌基因组集。对这些古菌基因组的大规模分析，获得了关于人肠道古菌组的丰度、分布、组成和功能方面的新知。（@mildbreeze）

倪学勤+曾东：或能治疗大熊猫肠炎的益生菌

Frontiers in Immunology[IF:7.561]

① 通过粪菌移植和DSS处理，构建DSS诱导的熊猫菌群相关（DPMA）小鼠模型，研究植物乳杆菌G201683（源自熊猫的潜在益生菌株）对肠道炎症的保护作用；② 该菌改善了DPMA小鼠的肠道炎症的严重程度，上调肠道紧密连接蛋白的表达，降低结肠TNF-α等炎症细胞因子水平；③ 还改善了菌群失调，减少了大肠杆菌等病原体相关类群，增加了双歧杆菌等有益细菌的丰度；④ 这些变化伴随着SCFA增高、NF-κB信号抑制和辅助性T细胞亚群平衡的改变。

The Panda-Derived Lactobacillus plantarum G201683 Alleviates the Inflammatory Response in DSS-Induced Panda Microbiota-Associated Mice
12-08, doi: 10.3389/fimmu.2021.747045

【主编评语】肠道疾病是圈养大熊猫死亡的主要原因之一。长期人工喂养和抗生素滥用，使得圈养大熊猫很容易出现菌群失调。然而，治疗大熊猫肠炎和相关菌群失调的益生菌还非常缺乏。近期，四川农业大学的倪学勤和曾东作为共同通讯作者，在Frontiers in Immunology发表研究，以移植大熊猫肠道菌群的小鼠为模型，表明分离自大熊猫肠道菌群的潜在益生菌株植物乳杆菌G201683，在治疗大熊猫肠道炎症方面具有潜力。（@mildbreeze）

赵经文+王邦茂+李炳志：产乳酸的工程益生酵母改善小鼠结肠炎

Frontiers in Immunology[IF:7.561]

① 构建工程酿酒酵母，引入从葡萄糖直接产生乳酸的高产量的乳酸生物合成途径；② 该工程酵母能改善DSS诱导的小鼠结肠炎，减轻肠道损伤、增强粘膜屏障、降低IL-1β等促炎细胞因子水平；③ 乳酸可调节巨噬细胞极化状态（抑M1促M2），通过介导乳酸摄取的单羧酸转运蛋白来抑制NLRP3炎性体及其下游的caspase-1通路，并促进组蛋白H3K9乙酰化和H3K18乳酰化修饰；④ 该工程酵母还改变了结肠炎小鼠的肠道菌群结构和代谢物（增加SCFA）。

Lactic Acid-Producing Probiotic Saccharomyces cerevisiae Attenuates Ulcerative Colitis via Suppressing Macrophage Pyroptosis and Modulating Gut Microbiota
11-24, doi: 10.3389/fimmu.2021.777665

【主编评语】乳酸是宿主和肠道菌群的一种活性代谢产物，有免疫调节作用。天津医科大学总医院赵经文、王邦茂和天津大学李炳志作为共同通讯作者，在Frontiers in Immunology发表研究，报道了一种能产乳酸的工程酿酒酵母，并通过小鼠和体外实验表明，该工程酵母能通过抑制巨噬细胞焦化和调节肠道菌群，来减轻小鼠结肠炎，为治疗溃疡性结肠炎提供了一种潜在的有效安全的治疗策略。（@mildbreeze）

中国海洋大学：植物乳杆菌细胞外囊泡助力益生作用

Frontiers in Immunology[IF:7.561]

① 通过超滤和超速离心，获得植物乳杆菌Q7培养上清中双层膜结构的细胞外囊泡（Q7-EVs），平均大小为185.5 ± 65.4 nm；② Q7-EVs改善了DSS诱导结肠炎模型小鼠的症状，包括结肠缩短、出血、体重下降及脾脏指数降低；③ Q7-EVs显著降低了DSS诱导的促炎性细胞因子水平，包括IL-6、IL-1β、IL-2和TNF-α；④ Q7-EVs 通过增加乳杆菌、阿克曼氏菌、双歧杆菌以及Muribaculaceae等抗炎菌数量，减少变形菌门等促炎菌数量，来改善DSS诱导的肠道菌群失调。

Effect of Extracellular Vesicles Derived From Q7 on Gut Microbiota and Ulcerative Colitis in Mice
12-02, doi: 10.3389/fimmu.2021.777147

【主编评语】益生菌在调节肠道菌群和维持肠道内环境稳定方面起着重要作用。来源于益生菌的细胞外囊泡（EVs）已成为宿主免疫反应和抗炎作用的潜在介质。然而，益生菌衍生的EVs对炎症性肠病（IBD）的抗炎作用和机制尚不清楚。来自中国海洋大学的易华西教授团队在Frontiers in Immunology上发表一项研究，在小鼠模型中研究了植物乳杆菌Q7衍生的细胞外囊泡（Q7-EVs）对肠道菌群和肠道炎症的影响，从EVs的角度为益生菌缓解结肠炎提供了依据。（@EADGBE）

Nature子刊：术后腹膜粘连，肠菌如何推波助澜？

Nature Communications[IF:14.919]

① 小鼠中，手术创伤+肠道微生物污染大幅加剧了术后腹膜粘连的形成，使用无菌小鼠证明了肠道菌群的驱动作用；② 细胞谱系示踪表明，在粘连处分泌胶原蛋白的成肌纤维细胞是由间皮细胞转化而来，EGFR信号驱动了这一转化；③ 由创伤引起、微生物暴露加剧的间皮细胞EGFR信号上调，促进了间皮细胞增殖活化，创伤处募集的B细胞亚群和髓系巨噬细胞能产生EGFR配体；④ 对患者样本的分析也支持上述发现；⑤ EGFR抑制药物吉非替尼可阻止小鼠术后粘连形成。

Intraperitoneal microbial contamination drives post-surgical peritoneal adhesions by mesothelial EGFR-signaling
12-16, doi: 10.1038/s41467-021-27612-x

【主编评语】腹部手术后易发生腹膜粘连，可引起一系列严重的并发症，但目前尚不清楚粘连形成的机制，也缺乏有效的药物治疗手段。Nature Communications发表的这项研究表明，腹部手术后的肠道微生物污染，通过活化间皮EGFR信号，驱动了术后腹膜粘连的发生，而EGFR抑制药物可大幅减少小鼠的术后粘连形成。（@mildbreeze）

南方医科大学：术前禁食或可缓解肠道缺血/再灌注损伤

British Journal of Anaesthesia[IF:9.166]

① 在小鼠模型中研究了术前禁食通过改变肠道微生物群来保护肠道缺血/再灌注（I/R）损伤的能力；② 术前24h禁食保护小鼠免受肠道I/R损伤，提高小鼠生存率，增加肠道菌群的多样性和有益菌阿克曼氏菌和副拟杆菌丰度；③ 禁食小鼠和人类的肠道菌群移植可减少肠道损伤；④ 术前禁食可改变I/R小鼠肠道菌群代谢活动，欧芹酸丰度升高，补充欧芹酸可减少肠损伤和细胞凋亡；⑤ 欧芹酸可通过激活雷帕霉素通路的amp活化蛋白激酶哺乳动物靶蛋白抑制细胞凋亡。

Preoperative fasting confers protection against intestinal ischaemia/reperfusion injury by modulating gut microbiota and their metabolites in a mouse model
12-17, doi: 10.1016/j.bja.2021.11.025

【主编评语】南方医科大学南方医院的Cai Li和刘克玄作为共同通讯作者在British Journal of Anaesthesia上发表文章，发现术前24h禁食通过调控肠道菌群和代谢物，特别是欧芹酸丰度升高，从而保护小鼠免受肠道缺血/再灌注（I/R）损伤。（@章台柳）

肠道菌群代谢物更能预测多囊卵巢综合征疾病和同笼状态

mSystems[IF:6.496]

① 来曲唑诱导小鼠多囊卵巢综合征（PCOS）样表型，分为四组：安慰剂组（P）、来曲唑组（LET）、安慰剂与来曲唑同笼组（Pch）、来曲唑与安慰剂同笼组（LETch）；② 肠道代谢物谱随着治疗时间逐渐聚类，第2周呈现显著分离，第4周无明显聚类关系；③ 非靶向性代谢产物与疾病、同笼状态的相关性最强，且代谢物多样性的变化先于细菌多样性变化发生；④ 许多代谢物特征，特别是胆汁酸（BAs）在各组间具有显著差异，与PCOS表型及同笼的保护作用相关。

Gut Metabolites Are More Predictive of Disease and Cohoused States than Gut Bacterial Features in a Polycystic Ovary Syndrome-Like Mouse Model
09-14, doi: 10.1128/mSystems.01149-20

【主编评语】多囊卵巢综合征（PCOS）影响了全世界10%的育龄妇女。除了不孕症之外，患有PCOS的妇女还患有代谢失调，并且罹患2型糖尿病、心血管疾病和非酒精性脂肪肝的风险增加。研究表明，PCOS患者的肠道微生物组与对照组相比存在差异，小鼠模型研究显示同笼（co-housing）对PCOS的生殖表型和代谢表型具有保护作用，这种保护作用与肠道菌群的时间依赖性偏移有关。mSystems近期发表的文章，对PCOS样小鼠的肠道菌群代谢物进行分析，发现模型构建或同笼处理过程中，肠道代谢物组成的变化更早，更显著，比肠道菌群出现差异更早。肠道代谢物，尤其是胆汁酸，与PCOS表型及同笼的保护作用相关。（@章台柳）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，十年雪落，Johnson，DMG-Quasimodo

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