研讨发现肠道梭菌中新型黄酮还原酶及其心理功效

近日，Nature Communications在线颁发了中国迷信院分子动物迷信杰出立异中间姜卫红研讨组题为Discovery of an ene-reductase for initiating flavone and flavonol catabolism in gut bacteria的研讨论文。该研讨发现了起源于肠道微生物的一种新型烯还原酶——黄酮还原酶，并提醒其在代谢黄酮和黄酮醇这两类药/食起源化合物进程中的症结作用以及对肠道菌群微生态的影响。

肠道微生物与人类恒久共存，协同退化，具有代谢食源和药源物资的才能，与人体的养分和安康亲密相关。黄酮类化合物是动物合成的次要的多酚类人造产品，具备紧张的心理和药用活性。它们不仅在人类的日常饮食中普遍存在，并且是许多临床药物的起源，具备抗氧化、抗血汗管疾病和抗等功能。人体肠道菌群可代谢黄酮类化合物，造成功效各异的活性物资，亦可产生转化而影响其生物应用度，因而解析代谢路径是意识这些进程的根底。然而，黄酮类化合物在肠道微生物中的代谢机制今朝并不清晰。此中，次要的两类化合物——黄酮和黄酮醇代谢路径中担任肇端反馈的症结酶尚未被发现和鉴定。

在该研讨中，科研职员聚焦于一种可代谢黄酮类化合物的肠道菌——解黄酮梭菌Clostridium orbiscindens，通过火析联合与生化研讨办法，鉴定和表征了该菌中肇端黄酮代谢的症结酶，定名为黄酮还原酶（Flavone reductase， FLR）。进一步研讨发现，该酶不仅可能催化黄酮的降解和转化，对另一年夜类黄酮类化合物——黄酮醇也有异样的催化活性。FLR是迄今为止独一报道的可催化黄酮和黄酮醇C环构造上C2=C3键加氢天生二氢黄酮和二氢黄酮醇的还原酶，它启动了整个代谢路径中的症结反馈，也是天生免疫激活剂脱氨基酪氨酸的紧张一步。该酶底物谱较为宽泛，与已知的烯还原酶分歧，它不依赖NAD(P)H作为电子供体，而且缺乏在年夜多半烯还原酶中激进的组氨酸和酪氨酸残基。为了深化解析FLR的构造与功效关系及分子机理，研讨组通过单干得到了FLR卵白及其与多种底物的共结晶，阐发确定了其活性中间的构象以及联合底物分子的活性口袋地位，发现构造C端约100个氨基酸残基决议该酶催化功效的特同性。同时，对FLR的症结氨基酸残基进行定点渐变，鉴定了影响酶活性的紧张位点。基于上述研讨，提出了FLR不依赖NAD (P) H催化黄酮和黄酮醇C2=C3键亲核加成的分子机制。

既然FLR可能启动黄酮代谢，它在肠道中发扬怎么的心理生化功效？研讨职员阐发了它对食源和药源物资代谢的才能。因为C. orbiscindens今朝未有操作体系，是以选择另一株可操作的肠道梭菌——永达尔梭菌Clostridium ljungdahlii进行FLR的功效测试。成果显示，含有FLR的家养型菌株对食品源的多种黄酮类化合物（如芹菜素、槲皮素）以及作为药物的黄酮类制剂（如香叶木素和黄芩素）均具备代谢转化才能，而flr基因渐变株则不克不及代谢这些化合物，从而证实了FLR在肠道梭菌应用食品和药物源黄酮类化合物的进程中发扬的紧张作用。此外，特定肠道菌群的成长竞争试验还标明，FLR赋予宿主菌在面对黄酮钳制压力时的成长劣势。

种系发育阐发显示，FLR同源基因存在于分歧的微生物门类（如，古菌及真菌）中，且次要散布于黄酮丰厚的生境里。进一步的宏阐发发现，flr基因在分歧人群中的肠道菌中普遍存在，预示其作器具有广泛性。综上，该研讨发现并鉴定了一种新型烯还原酶，填补了肠道微生物代谢黄酮类化合物路径中的一个症结缺口，为深化意识和懂得人体对这类药食同源化合物的转化应用提供了自创。(100yiyao.com）