곰팡이 β

Mar 14, 2023

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 576(2023) 이 기사 인용

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인간 장내 미생물총(HGM)은 매우 복잡한 미생물 네트워크로 구성되어 있으며, 이는 숙주와 상호작용하여 숙주의 건강과 웰빙에 영향을 미칩니다. 베타글루칸은 Bacteroides 및 Bifidobacterium 속의 구성원을 포함하여 특정 장 관련 박테리아의 성장을 지원하는 식이 다당류로 확립되었으며, 후자는 유익하거나 프로바이오틱 박테리아를 대표하는 것으로 간주됩니다. 그러나 장내 공생균에 의한 β-글루칸 대사를 뒷받침하는 정확한 메커니즘은 완전히 이해되지 않았습니다. 우리는 마이코단백질이 Bacteroides cellulosilyticus WH2와 같은 특정 Bacteroides 종에 의해 1차 분해자로 소비되는 β-글루칸의 탁월한 공급원임을 보여줍니다. 후자의 박테리아는 글리코사이드 가수분해효소 계열 30과 157에 속하는 두 개의 세포외 내분비 효소를 사용하여 마이코단백질 유래 β-글루칸을 분해하여 올리고당을 성장 배지로 방출합니다. 이렇게 방출된 올리고당은 비피도박테리움(Bifidobacterium) 및 락티플란티바실러스(Lactiplantibacillus)와 같은 다른 장내 미생물에 의해 활용될 수 있으며, 이는 2차 분해자로 작용합니다. 우리는 두 종이 공동 배양에서 어떻게 자랄 수 있는지 추적하기 위해 교차 먹이 접근 방식을 사용했습니다.

인간 장내 미생물총(HGM)은 인간의 건강에 유익한 영향을 미치는 것으로 알려진 복잡한 미생물 생태계입니다. 식이 탄수화물은 인체의 주요 에너지원이지만, 우리는 이러한 글리칸 대부분을 스스로 분해할 수 있는 효소 능력이 부족합니다1. 그러나 HGM은 이러한 탄수화물을 분해할 수 있는 탄수화물 활성 효소(CAZYmes)의 무기고를 암호화합니다1. HGM에 의한 글리칸 발효의 최종 대사 생성물은 대부분 프로피오네이트, 아세테이트 및 부티레이트와 같은 SCFA이며, 이는 인간 숙주에 다양한 유익한 효과를 줍니다. 장내 세균총 불균형이라고도 불리는 장내 미생물 군집 구성의 불균형은 염증성 장 질환(IBD), 대장암, 비만, 클로스트리디오이데스 디피실리 감염 및 잠재적으로 광범위한 기타 질환의 특징입니다2,3,4.

위에서 언급한 바와 같이, HGM은 약 10조 개의 박테리아를 대표하는 미생물의 복잡한 네트워크입니다5. 그럼에도 불구하고, 이 복잡한 박테리아 군집에서는 단 두 개의 문, 즉 Bacteroidota와 Bacillota가 지배적이며 Actinomycetota 또는 Verrucomicrobiota와 같은 여러 작은 문의 대표자들이 보완됩니다. 박테로이데스 속의 다양한 구성원은 특정 글리칸을 대사하고 다당류 활용 유전자좌(단수: PUL, 복수: PUL)라고 불리는 공동 조절 유전자의 특정 클러스터를 포함하는 것으로 나타났습니다. 특정 PUL에는 특정 글리칸6,7,8을 감지, 운반 및 분해하는 데 필요한 유전자가 포함되어 있습니다. 예를 들어, CAZY 데이터베이스9,10에 따르면 Bacteroides thetaiotaomicron(Ba. thetaiotaomicron VPI-5482, BT) 게놈은 96개의 서로 다른 PUL을 보유하고 있는 반면 다른 Bacteroides 종인 Ba. ovatus ATCC8483(Bacova)은 115개의 서로 다른 PUL을 포함합니다. 일반적으로 세포 표면 관련 글리코시드 가수분해효소(GH) 또는 다당류 분해효소(PL)는 세포외 다당류 분해를 시작하여 생성된 올리고당이 성장 배지로 방출되도록 합니다11,12,13,14,15,16,17.

비피도박테리움(Bifidobacterium) 속의 구성원은 만기 모유 수유 영아에게 특히 풍부하며, 중요한 유익한 효과를 발휘하는 것으로 여겨집니다18,19,20,21. 이 틈새 시장에서 이러한 박테리아가 우세한 것은 적어도 부분적으로 유일한 탄소 및 에너지원으로 (특정) 모유 올리고당(HMO)을 대사하는 능력에 기인합니다22. 다양한 비피도박테리아 종은 특정 HMO 소비 선호도를 가지고 있습니다(예: Bi 종). 브레브와 비. longum은 Lacto-N-tetraose23,24,25,26를 내부화하고 대사하는 것으로 알려져 있는 반면 Bi. catenulatum subsp. kashiwanohense는 2-fucosylactose를 탄소원으로 사용할 수 있습니다19,27. 원형 균주 Bi. breve UCC2003은 자체적으로23,28 또는 장내 미생물총의 다른 구성원과 관련된 교차 공급을 통해 여러 HMO 및 기타 식이 다당류/올리고당을 대사하는 것으로 나타났습니다. 이러한 당질 기질의 예로는 뮤신29,30, 아라비노갈락탄/갈락탄31,32 및 시알릴락토스20이 있습니다.