肠道微生物组中的碳水化合物活性酶功能及应用

  人类肠道微生物群将其基因组的相当大比例用于碳水化合物的降解和摄取。碳水化合物不仅可以作为这些细菌的碳源，还可以作为附着于宿主的手段和宿主感染的屏障。作者综述了碳水化合物活性酶 (CAZymes) 的多样性、肠道微生物如何利用CAZymes进行碳水化合物降解、CAZymes 的不同化学机制和微生物及其 CAZymes 在人类健康和疾病中的作用。文章阐述了CAZymes如何用于操纵微生物群以改善健康和治疗疾病、重塑生物制药中的聚糖以及生产通用O型供体血液。

  文章绘图

  图 1 cAZyme类和相关模块的概述

  图 2经典的 Koshland 机制

  图 3 Susc 和 SusD：定义多糖利用位点

  图 4 Β-甘露聚糖消化 α-甘露聚糖的机理。

  图 5拟杆菌降解宿主聚糖

  图 6 小分子的葡萄糖醛酸化和细菌GUS的再活化

  图 7来自肠道微生物组的酶的应用。

  ——讨论与展望——

  对人类肠道微生物群中存在的cazyme多样性的了解将促进对微生物的理解，并为可以用于各种目的的酶提供新的见解。进一步研究碳水化合物如何在肠道菌群中分配，将为膳食碳水化合物如何影响我们的整体健康提供见解。尽管有关肠道细菌的序列信息丰富，但我们仍然不知道存在的大多数基因的功能。未来的努力可以使用超高通量功能筛选方法来对此类酶活性进行分类。这样的酶及其工程化糖基合成突变体，被证明是有用的于调整生物药物的糖基化，以提高功效，促进对聚糖的基本作用的理解。

  DOI：10.1038/s41579-022-00712-1