摘要

胃肠道微生物群包括细菌、古生菌、病毒、真菌和其他真核生物。属双歧杆菌属一旦被认为是显性的，它对宿主的免疫、激素和代谢稳态有重要作用。近年来的研究表明，类菌孢素氨基酸(Mycosporine-like Amino Acids, MAAs)具有益生前作用，通过调节肠道上皮细胞、巨噬细胞和淋巴细胞的增殖和分化来调节宿主免疫。的安全双歧杆菌属物种是已知的;虽然它们不产生MAAs，但它们的存在对肠道免疫反应的连续性是必需的。因此我们假设如果我们能创造双歧杆菌通过基因工程产生MAAs的物种，它们可能具有更强的免疫刺激特性，并可能作为更有效的药物用于由受损微生物群继发的肠道疾病。

关键词

Mycosporine-like氨基酸;双歧杆菌；基因工程

介绍

微生物在人体内紧密地生活在一起。肠道微生物群包含许多不同的共生、共生和致病微生物生态群落[1,2]。肠道微生物群具有抗炎、抗氧化、抗源性作用，有助于宿主的免疫、激素和代谢稳态[3,4]。益生菌通过改变肠道菌群环境使其对病原体不利;产生抗菌肽。随着肠道微生物群成为不同疾病的靶点，益生菌在食品中的掺入越来越多，以保证食品的安全和健康。此外，不同的生物活性产品局部作用于胃肠道，并在不同的疾病进展中被研究，以调节肠道微生物群，而无系统性抗感染活性[6]。属双歧杆菌属属于放线菌门，由革兰氏阳性的，不动的，经常分枝的厌氧菌组成。双歧杆菌是人类结肠微生物的主要种类之一，常被用作益生菌剂[7,8]。双歧杆菌属物种具有免疫调节、代谢和抗炎作用，这些作用在ın其他胃肠道菌群物种中未见[7,9]。双歧杆菌具有最高水平的内在过氧化氢抗性，导致抗氧化活性[10]。双歧杆菌的许多研究表明寡糖代谢;它与其他菌株的区别在于其发酵能力[7,11]。双歧杆菌利用果糖- 6-磷酸酮醇酶途径发酵碳水化合物，不易消化的果聚糖通过该途径转化为短链脂肪酸(SCFA)作为丁酸盐，对肠道免疫和代谢[12]有有益作用。双歧杆菌是丁酸生产的主要来源，在许多食品中用作益生菌成分[13,14]。最近，短链脂肪酸的减少被认为是抗生素相关性腹泻、炎症性肠病、眼袋炎和其他肠道功能障碍[15]的原因。

为什么是类菌孢素氨基酸?

Maa是低分子量（<400da）氨基酸。它们具有抗氨斑岩性质和高变性温度，水溶性适当[14]。MAAS充当紫外线吸收器和光保护剂[16-18]。他们改善有害细菌在有害的微生物群环境中的生长。MAAS是红海藻和海藻部件的独特组件，称为肠疾病中微生物群的支持增强[19-22]。已显示MAAS调节肠上皮细胞分化和细胞因子（IL-1β，IL-6）的生产[23,24]。增加细胞因子产生，NF-κB活化诱导对上皮肠细胞的增殖作用，并保护它们在二氧化葡聚糖钠钠的实验性结肠炎中[24-28]。比起现场实验显示MAAs具有抗炎作用，提示其可增强膜屏障功能[29,30]。MAAs的生物合成途径有两种。MAAs的生物合成途径首先是莽草酸途径[31]，即芳香族氨基酸的合成途径。第二个MAAs生物合成途径是戊糖磷酸途径[32]。在这两种途径中，4-脱氧gadusol是用于产生所有MAAs的共同前体。转醛缩酶是戊糖磷酸途径非氧化相的一种酶，双歧杆菌菌株具有转醛缩酶。来自革兰氏阳性细菌的MAAs生物合成基因簇已被证实为[33]。项圈藻variabilistPCC 7937 (藻青菌）能够合成MAA [32]。基因组研究确定了基因，YP_324358（预期的DHQ合酶）和YP_324357（O-甲基转移酶）的组合，其仅存在于A. VariaBilis.PCC 7937在其他蓝藻中缺失。anabaena sp.．PCC o7120在基因组转移(YP_324358和YP_324357基因)后开始产生MAAsA. VariaBilis.PCC 7937[34]。双歧杆菌动物亚种。在模拟胃肠道处理[35]中，lactis KLDS 2.0603菌株的存活率和粘附能力最高。比较基因组分析表明，KLDS 2.0603与BB-12菌株的全基因组序列最相似。看来,藻青菌是MaaS的来源，我们假设参与Maas生物合成中涉及的蓝藻基因的基因可以转移到双歧杆菌animalis无性系种群。Lactis BB-12。

结论

目前尚无关于双歧杆菌和MAAs生物合成的临床资料。创建双歧杆菌属生产MaaS的物种通过基因工程可以使微生物群质量更好，对人类健康更有帮助。MAAs产生通过基因工程不仅可以用作益生菌，也可以作为炎性肠病疾病的药理剂，患有肠道综合征或慢性腹泻。在我们看来，这种组合的生产可以打开肠道疾病治疗的新领域的大门。

参考文献

1. Peterson J，Garges S，Giovanni M，Mcinnes P，Wang L等。（2009）NIH人类微生物组项目。Genome Res 19：2317-2323。［Ref。］
2. Sherwood, Willey L, Woolverton J, Christopher (2013) Prescott 's Micr biology(第9版)。Mc Graw Hill，纽约，713-721。［Ref。］
3. Cahenzli J, Balmer ML, McCoy(2013)微生物免疫交叉对话和免疫系统调节。。免疫学138:12日至22日［Ref。］
4. Virili C, Centanni M(2017)微生物在甲状腺激素代谢和肠肝循环中的作用。Mol Cell Endocrinol: 30075- 30078。［Ref。］
5. Quirós-Sauceda AE, Ayala-Zavala JF, Olivas GI, González-Aguilar GA(2014)可食用涂层作为生物活性化合物的封装基质:综述。食品科学技术学报51:1674-1685。［Ref。］
6. 韩俊，林H，黄W（2011）调节肠道微生物肿块作为小檗碱的抗糖尿病机制。MEC SCI Monit 17：164-167。［Ref。］
7. 双歧杆菌:基因组学和分子生物学研究。卡斯特学术出版社，英国普尔。［Ref。］
8. Ghouri Ya，Richards Dm，Rahimi EF，Krill JT，JELIEKK KA，等。（2014）对炎症性肠病益生菌，益生元和同步性随机对照试验的系统审查。Clin Exp Gastroenterol 7：473-487。［Ref。］
9. Sagar S，VOS AP，Morgan Me，Garssen J，Georgiou Na等。（2014）与不可消化的寡糖的双歧杆菌细菌的组合抑制了慢性哮喘鼠模型中的气道炎症。Biochim Biophys Acta 1842：573-583。［Ref。］
10. Sagar S, Morgan ME, Chen S, Vos AP, Garssen J, et al.(2014)在慢性哮喘小鼠模型中，短双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌治疗与布地奈德同样有效。呼吸Res 15: 46。［Ref。］
11. Berggren Am，Nyman Em，Lundquist I，Bjorck IME（1996）对Obeserats胆固醇和葡萄糖代谢的影响。BR J NUTR 76：287-294。［Ref。］
12. Scheithauer TP, Dallinga-Thie GM, de Vos WM, Nieuwdorp M, van Raalte DH(2016)小肠和大肠菌群在体重调节和胰岛素抵抗中的因果关系。摩尔Metab 5: 759-770。［Ref。］
13. (1995)在阿拉伯半乳糖限制的趋化剂中共培养青少年双歧杆菌和taiotaomicron拟杆菌:稀释率和ph值对厌氧菌的影响1:25 5-281。［Ref。］
14. Kato S，Hamouda N，Kano Y，Oikawa Y，Tanaka Y等。（2017）益生菌双歧杆菌G9-1通过抑制缺陷的次荧炎二次炎性反应衰减小鼠中的5-氟脲素粘膜肌炎。Clin Exp Pharmacol Physiol 44：1017-1025。［Ref。］
15. Mortensen PB，Clausen先生（1996）人类结肠中的短链脂肪酸：与胃肠道健康和疾病有关。Scand J Gastroenterol Spect 216：132-148。［Ref。］
16. (in chinese with english abstract)(2010)微藻中MAAs的分布和丰度。药品8:1273-1291。［Ref。］
17. Häder DP, Williamson CE, Wängberg SÅ， Rautio M, Rose KC, et al.(2015)紫外线辐射对水生生态系统的影响及其与其他环境因子的相互作用。光化学学报14(4):421 - 427。［Ref。］
18. Korbee N，Figueraa Fl，Aguilera J（2006）脊髓孢菌素样氨基酸（MAA）的积累：生物合成，光电子和生态学功能。Rev Chil Hist NAT 79：119-132。［Ref。］
19. Kulshreshtha G, Rathgeber B, Stratton G, Thomas N, Evans F, et al.(2014)饲料中添加红海藻、crispus和Sarcodiotheca gaudichaudii影响蛋鸡生产性能、蛋品质和肠道微生物区系。中国科学(d辑:地球科学)［Ref。］
20. Muraoka T, Ishihara K, Oyamada C, Kunitake H, Hirayama I, et al.(2008)肠道细菌对低品质紫菜红藻的发酵特性。生物科技72:1731-1739。［Ref。］
21. Walsh AM, Sweeney T, O’shea CJ, Doyle DN, O’doherty JV(2013)饲粮中添加海棉苷和岩藻多糖对新断奶仔猪肠道菌群、肠道形态和免疫状态的影响。Br J Nutr 110: 1630-1638。［Ref。］
22. (2010)饲粮中添加海棉素和岩藻聚糖对断奶仔猪生产性能、粪便微生物种群和挥发性脂肪酸浓度的影响。动物4:579 - 585。［Ref。］
23. 食品源生物活性肽与肠道屏障功能。中国科学(d辑:地球科学)［Ref。］
24. Bersudsky M, Luski L, Fishman D, White RM, Ziv-Sokolovskaya N, et al. (2014) IL-1α和IL-1β在小鼠急性结肠炎症中的非冗余特性。肠道63:598 - 609。［Ref。］
25. 上皮细胞gp130/Stat3在健康和疾病中的作用。Semin Immunol 26: 29-37。［Ref。］
26. Wang Y, Han G, Chen Y, Wang K, Liu G, et al.，(2013)肿瘤坏死因子受体在慢性肠道炎症中的保护作用:TNFR1消融促进全身炎症反应。实验室投资93:1024-1035。［Ref。］
27. Becker K, Hartmann A, Ganzera M, Fuchs D, Gostner JM(2016)菌孢素样氨基酸Shinorine和Porphyra-334的免疫调节作用。药物14:119。［Ref。］
28. Sinha RP, Singh SP, Häder DP(2007)真菌、蓝藻、大型藻类、浮游植物和动物中真菌孢素和类真菌孢素氨基酸(MAAs)数据库。J Photochem Photobiol b89: 29-35。［Ref。］
29. Rastogi RP，Sinha RP（2009）生物技术和工业意义，青霉菌次生代谢物。Biotechnol Adv 27：521-539。［Ref。］
30. Rastogi RP, Sonani RR, Madamwar D, Incharoensakdi A(2016)蓝藻Nostoc sp. R76DM菌孢素样氨基酸的特性和抗氧化功能。藻类研究16:110-118。［Ref。］
31. (in chinese)谷氨酰胺类真菌菌素的生物合成Trichothecium罗森．植物化学26日:2509 - 2514。［Ref。］
32. Balskus EP，Walsh CT（2010）Cyanobacteria阳光生物合成的遗传和分子基础。科学329：1653-1656。［Ref。］
33. Miyamoto KT, Komatsu M, Ikeda H(2014)发现放线菌微生物合成菌孢素样氨基酸的基因簇，并通过异源表达生产一种新型菌孢素样氨基酸。应用环境微生物80:5028- 5036。［Ref。］
34. Singh SP, Klisch M, Sinha RP, Häder DP(2010)真菌孢素样氨基酸(MAA)合成和非合成蓝藻的基因组挖掘:生物信息学研究。基因组学95:120 - 128。［Ref。］
35. (2015)动物双歧杆菌亚种小rna的全基因组鉴定。乳酸KLDS 2.0603及其在胃肠道环境适应中的调节作用。PLoS ONE 10: e0117373。［Ref。］

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引用:Bozkurt HS, Kara B(2017)双歧杆菌与类菌孢素氨基酸合作:肠道疾病治疗的新时代?J胃失调3(2):doi http://dx.doi.org/10.16966/2381-8689.134

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出版的历史:

收到日期:2017年9月12日

接受日期:2017年10月18日

发表日期:2017年10月25日