脆弱拟杆菌泛素同源物的拮抗机制与应用前景
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在复杂的肠道生态系统中,拟杆菌通过剥削性和干扰性竞争来争夺资源和空间,塑造微生物群落。剥削性竞争促使细菌进化,通过多糖利用基因座(PULs)适应肠道环境,分解复杂的碳水化合物。另一方面,干扰性竞争则依赖于拮抗因子,例如VI型分泌系统(T6SS)和扩散性毒素。在这一领域,山东大学微生物技术研究院的高翔课题组开展了深入研究,探讨了脆弱拟杆菌如何通过其分泌的泛素同源蛋白(BfUbb)进行种内拮抗。
2024年10月10日,高翔团队在《Nature Communications》杂志上发表了题为“A highly conserved SusCD transporter determines the import and species-specific antagonism of Bacteroides ubiquitin homologues”的研究论文。他们在研究中鉴定出了一种独特且保守的TonB依赖性转运蛋白复合物SusCD(命名为ButCD),这是拟杆菌最主要的营养转运系统。该转运蛋白复合物能够被BfUbb利用,将其转运到受体细菌的周质空间,从而实现菌间的拮抗。
尽管ButCD的同源蛋白在其他拟杆菌物种中广泛存在,但部分编码BfUbb敏感型肽基-脯氨酰顺反异构酶(PPIase)的拟杆菌物种,由于其ButCD与脆弱拟杆菌的ButCDBf序列相似性较低,无法介导BfUbb的跨膜转运,因而避免了被BfUbb杀伤的命运。这一发现揭示了ButCD在决定BfUbb物种特异性中的关键作用。
进一步的研究显示,ButCD不仅可以被脆弱拟杆菌的BfUbb劫持,还能被来自卵形拟杆菌的另一种BUbb(BoUbb)利用,以拮抗对BfUbb耐受的其他拟杆菌。这一机制的结构基础通过BfUbb-ButCDBf复合物的冷冻电镜结构得以揭示。研究表明,ButD与ButC之间的开口比已报道的其他SusCD复合物结构更大,这使得BfUbb更容易进入该复合物。同时,ButC的多个胞外环状结构也增强了其捕捉和转运BfUbb的能力。
脆弱拟杆菌还能够分泌脆弱拟杆菌肠毒素(BFT),该毒素已被证实与畜禽和人类的腹泻及炎症性肠病相关。研究发现,BfUbb不仅在体外有效杀伤ETBF(产肠毒素脆弱拟杆菌),而且在小鼠肠道内同样具有清除ETBF的效果。这一发现为BfUbb在ETBF相关疾病的防治提供了极大的潜在应用价值。
综上所述,高翔团队的研究全面阐明了拟杆菌泛素同源物特异性拮抗机制背后的多种影响因素,揭示了其在肠道微生物生态系统中的重要作用。这些发现为未来在临床上开发基于BfUbb的治疗策略提供了新的思路,特别是在对抗与脆弱拟杆菌相关的疾病方面。随着对肠道微生物群落相互作用机制的深入理解,BfUbb的应用前景值得期待,可能为治疗多种与肠道健康相关的疾病提供新方向。
2025-01-19
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