PNAS | 普氏菌是人类阴道微生物群中唾液酸酶的主要贡献者

 阴道微生物与生殖健康功能密切相关，鉴于阴道细菌性唾液酸酶活性升高与早产、BV 等不良健康结局密切相关。在这之前关于唾液酸酶的生化研究仅聚焦于与细菌性阴道病（BV）相关的加德纳菌（Gardnerella vaginalis），而其他阴道细菌的唾液酸酶尚未被表征。2024 年 8 月 26 日发表在《PNAS》上的一篇文章，该文章揭示普氏菌是人类阴道微生物群中唾液酸酶的主要贡献者。该研究旨在探究阴道普氏菌（Prevotella）是否为阴道微生物群中唾液酸酶的重要贡献者，及其相关酶的特性、分布和功能。

研究方法

（1）基因组分析：通过分析阴道普氏菌（如 P. bivia、P. timonensis 等）的公开基因组，鉴定候选唾液酸酶基因，并与加德纳菌的唾液酸酶基因进行对比。

（2）酶的表达与纯化：在大肠杆菌中表达并纯化普氏菌的候选唾液酸酶，通过荧光底物（4-MU-Neu5Ac）检测其活性，并测定动力学参数（如米氏常数）。

（3）酶的特性测试：检测普氏菌唾液酸酶在不同 pH 条件下的活性，以及对抑制剂（如 Neu5Ac2en、扎那米韦）的敏感性。

（4）底物特异性分析：通过液相色谱 - 质谱（LC-MS）检测普氏菌唾液酸酶对黏蛋白（如人 MUC5B）、免疫球蛋白（IgA、IgG）等底物的活性。

（5）宏基因组与宏转录组分析：对人类阴道样本的宏基因组（MG）和宏转录组（MT）数据进行分析，量化普氏菌与加德纳菌唾液酸酶基因及转录本的丰度和流行率。

研究结果

1）普氏菌编码多样的唾液酸酶：普氏菌（如 P. timonensis、P. bivia）含有具有活性的唾液酸酶基因，其编码的酶具有信号肽，推测为胞外酶，且部分酶（如 P. timonensis 的 PtNanH2）对人黏蛋白（MUC5B）有高效降解活性。

2）普氏菌唾液酸酶的特性：这些酶在 pH>4.5 时活性较高，可被广谱抑制剂 Neu5Ac2en 抑制，且 P. timonensis 的唾液酸酶对扎那米韦敏感，而加德纳菌的酶则不敏感。

3) 普氏菌唾液酸酶在阴道微生物群中占主导：宏基因组和宏转录组分析显示，普氏菌（尤其是 P. timonensis）的唾液酸酶基因及转录本在阴道样本中的流行率和丰度高于加德纳菌，是阴道唾液酸酶活性的主要贡献者。

创新点

1）首次系统表征阴道普氏菌的唾液酸酶：突破了此前仅关注加德纳菌的局限，明确普氏菌唾液酸酶的存在、活性及底物特异性。

2）揭示普氏菌在唾液酸酶活性中的主导地位：通过宏数据证明普氏菌的唾液酸酶基因和转录本比加德纳菌更普遍和丰富，纠正了 “加德纳菌是阴道唾液酸酶主要来源” 的认知。

3) 为治疗提供新靶点：发现普氏菌唾液酸酶对特定抑制剂（如扎那米韦）的敏感性，为开发针对阴道微生物群的治疗方法提供了依据。

参考文献：P. Pelayo, F.A. Hussain, C.A. Werlang, C.M. Wu, B.M. Woolston, C.M. Xiang, L. Rutt, M.T. France, J. Ravel, K. Ribbeck, D.S. Kwon, & E.P. Balskus, Prevotella are major contributors of sialidases in the human vaginal microbiome, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 121 (36) e2400341121, https://doi.org/10.1073/pnas.2400341121 (2024).