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，例如調節人體的免疫系統。然而，根據發(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(shí)現跨越物種交流，對宿主的基因表達進(jìn)行控制。
美國凱斯西儲大學(xué)（Case Western Reserve University）醫學(xué)院、克利夫蘭醫學(xué)中心和哈佛醫學(xué)院的科學(xué)家們組成的一支研究團隊發(fā)現，腸道細菌分泌的一種分子會(huì )附著(zhù)在宿主的多種蛋白質(zhì)上，從而改變宿主調節自身基因表達的能力，影響宿主發(fā)育。
用領(lǐng)導該項研究的作者Jonathan Stamler博士的話(huà)說(shuō)，“腸道有著(zhù)復雜的結構，許多研究人員都在尋找細菌會(huì )用什么樣不同尋常的物質(zhì)對人類(lèi)健康造成可能的影響。”然而，這群科學(xué)家發(fā)現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(dòng)物（包括人類(lèi)）各種組織中普遍存在的信使分子：一氧化氮。
在哺乳動(dòng)物細胞內，一氧化氮以一種被稱(chēng)為S-亞硝基化的方式對蛋白質(zhì)提供修飾，調節蛋白質(zhì)的穩定、定位和相互作用。據估計，整個(gè)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(dòng)甚至動(dòng)物的壽命。
而當科學(xué)家們在模式生物線(xiàn)蟲(chóng)的體內追蹤腸道細菌分泌的一氧化氮時(shí)，發(fā)現這些微生物來(lái)源的一氧化氮分子可以對宿主的多種蛋白進(jìn)行S-亞硝基化?？梢哉f(shuō)，腸道細菌們就像掌握了一門(mén)通用語(yǔ)言來(lái)與宿主基因進(jìn)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(guān)察這種蛋白會(huì )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(xiàn)蟲(chóng)后，觀(guān)察到分泌的一氧化氮分子附著(zhù)到線(xiàn)蟲(chóng)的ALG1上。而過(guò)多的一氧化氮讓線(xiàn)蟲(chóng)的正常發(fā)育受到影響，出現畸形。
值得注意的是，ALG1是一種在進(jìn)化上從線(xiàn)蟲(chóng)到人類(lèi)高度保守的蛋白。換言之，在哺乳動(dòng)物體內，當共生的微生物產(chǎn)生了過(guò)多的一氧化氮，這種蛋白或許也會(huì )通過(guò)同樣的S-亞硝基化修飾受到影響，有可能也會(huì )導致發(fā)育問(wèn)題。
正如有人想到用植入益生菌的方式來(lái)改善消化或其他代謝問(wèn)題，這項研究的新發(fā)現也讓Stamler博士設想出一種潛在的治療思路，或許可以給腸道接種細菌來(lái)調整一氧化氮的釋放，利用這一物種間通用的信號通路改善人體健康。
參考資料
[1] Puneet Seth et al., (2019) Regulation of MicroRNA Machinery and Development by Interspecies S-Nitrosylation. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2019.01.037
[2] New 'interspecies communication' strategy between gut bacteria and mammalian hosts uncovered. Retrieved Feb. 25, 2019 from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-02/cwru-nc022119.php
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