肠道微生物组，即生活在人体肠道中的细菌和其他微生物群落，已被证明会影响新陈代谢和免疫系统。我们仍然不完全了解健康微生物组与宿主之间的共生关系是如何被调节的，以及如何防止细菌与致病菌过度生长。

由基尔大学(CAU)生物化学研究所的ChristophBecker-Pauly教授领导的研究小组与其他工作组合作，现已发现影响小鼠模型肠道微生物组的重要机制。结果最近发表在《科学进展》杂志上。

“第一次，我们能够证明位于肠道细胞上的安眠蛋白α和安眠蛋白β的复合物通过处理底物galectin-3影响微生物组的组成，”第一作者CynthiaBülck博士解释道。中国农业大学生物化学研究所学生。

“这种酶复合物的活性反过来又直接受到微生物组的影响，”“慢性炎症精准医学”(PMI)卓越集群成员、蛋白酶降解组学组负责人ChristophBecker-Pauly教授补充道网络。“这意味着微生物组会影响宿主蛋白质，而宿主蛋白质又会影响微生物组。”

研究人员研究了具有不同细菌定植的小鼠模型中酶复合物调节的相互作用。

酶促裂解影响与细菌的结合

该研究的重点是蛋白质裂解酶安眠蛋白α和安眠蛋白β，它们在健康肠道中强烈表达，在慢性炎症性肠病(IBD)中显着下调。“一方面，我们想阐明安眠药在小肠和大肠中的功能，另一方面，我们想了解肠道中细菌的组成是如何从根本上受到调节的，”Bülck说。

安眠药蛋白酶遍布整个肠道，但它们不是典型的消化酶。“在之前的研究中，我们已经能够证明这些酶负责保护小肠上皮的粘液层不断分离和更新，”Becker-Pauly说。

为了阐明在大肠中以安眠蛋白α/β复合物形式存在的安眠蛋白的进一步功能，研究人员首先采用基于质谱的方法来寻找由该酶复合物加工的底物。“我们将半乳糖凝集素3鉴定为大肠中的重要底物，”Becker-Pauly说。

Galectin-3在肠绒毛中永久产生。它既存在于细胞内，也存在于细胞外的粘液层中，并且可以与细菌相互作用，例如通过凝集作用。安眠蛋白α/β对半乳糖凝集素3的蛋白水解裂解导致细菌结合特性改变。同时，根据细菌组成，半乳糖凝集素3的酶促加工发生变化。“这意味着根据存在的细菌数量和种类，它也会影响酶促处理的galectin-3的数量，”Bülck解释说。“宿主通过galectin-3的裂解对微生物组做出反应，然后对其进行不同的调节。”

这项工作还表明，半乳糖凝集素3的酶促裂解会导致强烈的凝集(结块)并消除病原体铜绿假单胞菌，这种细菌造成德国约10%的医院感染。

在微生物组稳态中的关键作用

“了解这种酶复合物在肠道中的生理作用可以为疾病的发展提供新的见解以及预防和治疗肠道疾病的新方法，”Becker-Pauly强调说。在慢性炎症性肠病中，不仅酶复合物减少，底物半乳糖凝集素3也下调。“这可能导致肠道微生物群失衡，从而使病原体更容易传播，”这位基尔生物化学家怀疑道。这个星座对于慢性炎症性肠病的发展当然不是决定性的，因为在这方面有很多因素在起作用，但应该加以考虑。

进一步的研究现在将集中于更详细地阐明导致某些类型细菌凝集的机制。此外，还鉴定了安眠蛋白α/β复合物的其他免疫调节底物，现在将分析它们的功能。