像细菌和真菌这样的微生物存在于人类肠道中，并对新陈代谢或免疫等许多生物功能做出贡献。为了了解微生物组对人类的影响，研究人员不仅试图确定哪些微生物存在于人类肠道中，而且还试图阐明微生物组与其人类宿主之间相互作用的分子机制。由马克斯·普朗克生物研究所(Tübingen)的科学家领导的研究小组，通过研究肠道细菌如何产生被称为肌醇脂类的特定化合物家族，现在提高了我们对这些过程的理解。
肌醇脂:炎症和细胞信号的调节剂
肌醇脂在人类和大多数其他非细菌生命形式的许多细胞过程中发挥着重要作用:它们调节细胞如何在全身发送信号，调节炎症，并帮助确保蛋白质最终进入更大细胞的正确部分。肌醇水平失衡与多囊卵巢综合征等疾病有关，多囊卵巢综合征是育龄妇女最常见的激素紊乱。与人类和其他真核生物相比，肌醇脂是必不可少的，细菌产生肌醇脂相对较少。该研究小组由Ruth Ley领导，他是MpI生物学部微生物科学部的科学主任，现在已经能够描述拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)中肌醇脂的合成，拟杆菌是大肠中常见的一种细菌，也是微生物科学中受欢迎的模式生物。通过开发一种之前未描述过的拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)菌株，研究人员发现这些物质可以改变细菌的生理机能。“虽然我们还不完全了解肌醇脂对细菌健康的确切作用，但我们已经看到，它们是细菌在宿主肠道中成功的必要条件，”该论文的主要作者Stacey Heaver说。研究人员在细菌的胶囊中发现了肌醇，这是一种保护细菌不被宿主免疫细胞吞噬的外层。此外，肌醇脂会改变拟杆菌对宿主用于对抗病原体的抗菌肽的抗性。
细菌和宿主脂质之间可能存在交叉作用
研究人员还描述了拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)合成肌醇脂质的代谢途径，即产生肌醇脂质的化学反应链。他们还确定了细菌合成这些脂质的第二个假定途径。Heaver解释道:“找出这些途径很有趣，因为这让我们能够预测哪些其他微生物可能会像我们的模型生物一样制造肌醇脂。”“有了这些知识，我们甚至可以设计或操纵肌醇脂的产生。”Heaver展望了关于细菌肌醇脂是否以及如何有益于宿主生物的未来研究:“有可能在细菌脂质和哺乳动物宿主产生的肌醇脂质之间存在交叉作用，”她说。“我们在理解这种相互作用的规模方面又向前迈进了一大步。”
Journal Reference:
Stacey L. Heaver, Henry H. Le, peijun Tang, Arnaud Baslé, Claudia Mirretta Barone, Dai Long Vu, Jillian L. Waters, Jon Marles-Wright, Elizabeth L. Johnson, Dominic J. Campopiano, Ruth E. Ley. Characterization of inositol lipid metabolism in gut-associated Bacteroidetes. Nature Microbiology, 2022; 7 (7): 986 DOI: 10.1038/s41564-022-01152-6