Life Med|谭敏佳/黄敏解读微生物和宿主的相互作用

学术   科学   2024-06-03 13:55   北京  

肠道微生物群在宿主的生命活动中扮演着重要角色,参与宿主健康的维系和调节过程,与宿主形成了密不可分的共生关系。微生物的代谢产物被认为是介导微生物和宿主相互作用的重要成分之一,在宿主细胞的信号传导、代谢重塑、表观遗传修饰、转录调控和免疫调节等方面发挥关键作用。

近日,中国科学院上海药物研究所谭敏佳课题组与黄敏课题组合作在Life Medicine杂志在线发表了题为“Deciphering microbiota-host interplay: bacterial metabolites and protein post-translational modifications”的文章,揭示了微生物的代谢产物可以影响宿主细胞内的蛋白质翻译后修饰(Post-translational modification,PTM),从新的角度揭示了肠道微生物代谢产物与宿主细胞之间的联系蛋白质翻译后修饰作为蛋白功能的调控重要机制,通过改变蛋白质的理化性质、结构等,从而影响蛋白质的活性、稳定性、定位和相互作用。因此,研究微生物的代谢产物介导的蛋白质翻译后修饰,对于深入理解肠道微生物和宿主互动的机制有重要意义。
微生物代谢产物调控宿主蛋白质翻译后修饰的机制大致可以分为两类。一类是微生物代谢产物直接作为供体,对宿主蛋白质产生共价修饰。最近的研究发现,在胱硫醇β合酶(cystathionine-β-synthase,CBS)的催化下,微生物代谢物3-羟基丙酸(3-HPA)能与蛋白半胱氨酸结合形成硫醚键,产生一种新型的蛋白质翻译后修饰——半胱氨酸羧乙基化(carboxyethylation)修饰。整合素的半胱氨酸上发生羧乙基化修饰,能激活溶酶体降解途径,继而产生羧乙基化修饰抗原肽,引起人类白细胞抗原(HLA)免疫反应。目前发现的可直接作为修饰供体的代谢物还屈指可数,更常见的情况是代谢物在体内转化为脂酰辅酶A等高能代谢中间产物作为共因子而生成。
另一类机制是代谢产物作为信号分子,通过影响PTM的调控因子来影响翻译后修饰。已报道最常见的机制是代谢物影响PTM修饰酶的活性。例如,丁酸、丙酸等短链脂肪酸能够抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的活性,进而影响多类HDAC催化的PTM,包括乙酰化、巴豆酰化等。
目前,该领域才刚刚起步,可以预见,仍有大量的代谢物介导的新型PTM尚未被人们发现。PTM的结构多样、丰度较低,相关的研究主要依赖于质谱技术,通过开发基于质谱的高效分析新技术,有望加快对新型PTM的发现。此外,微生物代谢物在宿主细胞内,极有可能进一步转化为高能代谢物而产生新型PTM。结合功能筛选,高效地发现功能代谢物,有望进一步推动微生物代谢物介导的宿主蛋白质修饰研究的发展。
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英文全文链接:
https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnae003
引用本文:
Mingya Zhang, Sangkyu Lee, Min Huang, Minjia Tan, Deciphering microbiota-host interplay: bacterial metabolites and protein post-translational modifications, Life Medicine, Volume 3, Issue 1, February 2024, lnae003, https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnae003

作者简介

谭敏佳

中国科学院上海药物研究所

谭敏佳,中国科学院上海药物研究所研究员、课题组长。研究工作围绕基于蛋白组学技术的蛋白修饰调控和药物精准干预展开。发表SCI论文120余篇,其中近五年以通讯作者(含共同)在Cell、Cell Metab、Mol Cell、Nat Chem、Sci Transl Med、Nat Commun、J Am Chem Soc等知名国际学术期刊发表论文。获国家杰出青年科学基金、中国青年科技奖、国家特支计划科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、国家海外高层次青年人才计划、教育部高校自然科学奖一等奖等多项荣誉。

黄敏

中国科学院上海药物研究所

黄敏,中国科学院上海药物研究所研究员,课题组长。长期致力于肿瘤代谢新药研发和药物作用机制研究,近年来拓展到基于菌群代谢物与宿主互动机制的药物发现策略研究。合作研发2个抗肿瘤新药获美国FDA和中国NMPA批准开展临床研究,获授权专利14项。发表SCI论文80余篇,其中作为通讯(含共同)作者,在Cancer Cell、Mol Cell、Nat Commun、Cell Res、Cancer Res、Adv Sci等杂志发表研究论文40余篇。入选国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金、中组部青年拔尖人才、上海市优秀学术带头人等。主持科技部重大新药创制专项、科技部港澳台科技合作专项、国家自然科学基金重大研究计划、国家自然科学基金重点项目等项目。


制版:太鑫

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