人體腸道內(nèi)的微生物群對(duì)于宿主的新陳代謝、發(fā)育和免疫作出了貢獻(xiàn),。為了在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中生存,，擬桿菌——最常見(jiàn)的一種腸道細(xì)菌——已經(jīng)進(jìn)化出了多種適應(yīng)性。蛋白質(zhì)糖基化在細(xì)菌中很罕見(jiàn),，并且只有一部分常見(jiàn)糖基化體系得到了確認(rèn),。日前發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的一項(xiàng)研究描述了擬桿菌中的一種普通O-糖基化機(jī)制的發(fā)現(xiàn)過(guò)程和特征。研究人員指出,，這種機(jī)制是研究哺乳動(dòng)物腸道移植所必須的,。
為了從腸道中獲取和代謝碳水化合物，擬桿菌編碼了一套遺傳系統(tǒng)的全部指令,。一種名為脆弱擬桿菌的腸道細(xì)菌所形成的酶能夠從宿主黏膜的多糖中搜集海藻糖,，并將這一外生海藻糖合并到自己的莢膜多糖和醣蛋白中,。為了搞清附加了外生海藻糖剩余物的醣蛋白的本質(zhì)，美國(guó)波士頓市哈佛醫(yī)學(xué)院的Mark Fletcher與同事在進(jìn)行二維PAGE和質(zhì)譜分析之前,，提純了海藻糖蛋白質(zhì),。研究人員識(shí)別了48種不同的蛋白質(zhì)，并且利用一系列技術(shù)證明了其中的8種蛋白質(zhì)被糖基化了,。他們培育出其中一種蛋白質(zhì)的多糖成分的特定抗血清,，并且發(fā)現(xiàn)，這種抗血清也能夠識(shí)別其他純醣蛋白,，這意味著它們的多糖是類似或一樣的,。糖基化不是發(fā)生在天門(mén)冬素剩余物(N-鍵)，就是發(fā)生在絲氨酸和蘇氨酸剩余物（O-鍵）,，而在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,，多糖在一個(gè)特殊的三氨基酸結(jié)構(gòu)中被O-鍵連接。生物化學(xué)分析表明,，有8種醣蛋白被分泌,，并位于周質(zhì)和外膜上。
在脆弱擬桿菌中,，莢膜多糖被集結(jié)于細(xì)胞質(zhì)膜的里面,，并通過(guò)一種翻轉(zhuǎn)酶沿著膜轉(zhuǎn)移，隨后被一種聚合酶低聚化,。研究人員詳盡論述了O-糖基化機(jī)制有可能被一個(gè)操縱子——包含有一個(gè)翻轉(zhuǎn)酶,，但卻沒(méi)有聚合酶——所編碼，這是因?yàn)闆](méi)有聚合的步驟是O-糖基化所必須的,。一項(xiàng)基因組研究表明,，在這樣一個(gè)區(qū)域中——包含有一個(gè)被公認(rèn)的翻轉(zhuǎn)酶，5個(gè)被公認(rèn)的糖基轉(zhuǎn)移酶和其他基因可能與低聚糖的合成有關(guān),。刪除這一區(qū)域的所有9種基因（范圍從BF4298到BF4306）抑制了海藻醣蛋白的合成,；同樣地，研究人員將這一區(qū)域命名為lfg（脆弱糖基化的基因座）區(qū)域,。其他的擬桿菌成員具有與lfg類似的區(qū)域,，并且?guī)追N醣蛋白被顯示出在相同的保存動(dòng)機(jī)下被糖基化。
最終,，研究人員發(fā)現(xiàn)，在無(wú)菌小鼠模型的單項(xiàng)研究中,，盡管脆弱擬桿菌的一個(gè)lfg菌株能夠在野生型脆弱擬桿菌中完成類似的生長(zhǎng),，但它卻無(wú)法與移植自小鼠腸道的野生型菌株展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。這一發(fā)現(xiàn)表明,，普通O-糖基化體系對(duì)于脆弱擬桿菌的生態(tài)小生境的移植是至關(guān)重要的,。（生物谷Bioon.com）
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Cell, Volume 137, Issue 2, 321-331, 17 April 2009 doi:10.1016/j.cell.2009.02.041
A General O-Glycosylation System Important to the Physiology of a Major Human Intestinal Symbiont
C. Mark Fletcher1,Michael J. Coyne1,Otto F. Villa2,3,Maria Chatzidaki-Livanis1andLaurie E. Comstock1,,
1 Channing Laboratory, Brigham & Women's Hospital, Harvard Medical School, 181 Longwood Avenue, Boston, MA 02115, USA
2 Pulmonary Critical Care and Sleep Division, Department of Medicine, Mount Sinai School of Medicine, 1468 Madison Avenue, New York, NY10029, USA
3 Present address: Memorial Hospital of Rhode Island, 111 Brewster Street, Pawtucket, RI 02860, USA
The Bacteroides are a numerically dominant genus of the human intestinal microbiota. These organisms harbor a rare bacterial pathway for incorporation of exogenous fucose into capsular polysaccharides and glycoproteins. The infrequency of glycoprotein synthesis by bacteria prompted a more detailed analysis of this process. Here, we demonstrate that Bacteroides fragilis has a general O-glycosylation system. The proteins targeted for glycosylation include those predicted to be involved in protein folding, protein-protein interactions, peptide degradation as well as surface lipoproteins. Protein glycosylation iscentral to the physiology of B. fragilis and is necessary for the organism to competitively colonize the mammalian intestine. We provide evidence that general O-glycosylation systems are conserved among intestinal Bacteroides species and likely contribute to the predominance of Bacteroides in the human intestine.
