很多年以來，科學家們一直在研究試圖闡明機體腸道微生物組如何影響人類健康的多個方面，比如機體免疫系統和精神健康等，但近日，來自馬里蘭大學和普渡大學的科學家們通過研究闡明了我們所攝入的食物如何影響腸道微生物組的生化信號過程，相關研究刊登于國際雜志Science Advances上。

本文研究中，研究人員分析了我們所攝入的食物及機體葡萄糖的產生和細菌群體感應系統（quorum sensing）之間的關系，群體感應系統主要涉及小型信號分子—自體誘導物（AI）的合成，其能被單一細菌所分泌但卻會協調不同細菌間的反應，一旦AI的水平達到閾值，即發出細胞“群集”信號，AI信號就能被在細胞間傳輸，從而就能激活細胞中基因的表達，并且協調一些表型反應。

文章中，研究人員通過對多種細菌分泌釋放的自體誘導物AI-2進行研究，鑒別出了細菌群體感應系統活性和腸道糖分代謝的關聯，細菌能利用磷酸烯醇丙酮酸依賴的糖分磷酸轉移酶系統（PTS）來攝取糖分，包括葡萄糖和果糖；在大腸桿菌中，名為HPr的磷酸化載體蛋白在進行糖分運輸上扮演著關鍵角色。

AI-2信號依賴于一種名為LsrK的酶類才能磷酸化，而磷酸化是一種特殊過程，即酶被激活來調節細胞中的蛋白質功能，通常情況下，生物信號能夠利用所謂的磷酸化接力過程來改變細胞的行為。研究人員發現LsrK能夠結合HPr，這也就表明，細胞間的群體感性系統或許受到了糖分水平的影響。

研究者Sintim說道，我們都知道HPr能夠調節葡萄糖的利用，這一部分我們是知道的，但如今我們也發現其還能夠調節細菌間的群體感應系統；研究者表示，我們所攝入的食物（胃腸道中接下來的葡萄糖水平）或能影響微生物組所面對的信號類型，以及其向機體其它部位所發送的信號類型。

最后研究者表示，我們進行這一領域的研究已經很多年了，我們的終極目標就是闡明指導細菌和人類細胞關聯以及細菌特殊生理學過程的分子交流通路；在生物學中，信息的傳遞方式完全依賴于細胞和組織之間來回移動的“交流性”分子，細菌和人類細胞之間的“談話”非常復雜，但也很重要；對其之間交流的機制進行研究或能幫助研究人員開發出新型的抗菌療法，甚至還能通過改變飲食計劃和鍛煉體系來改善人類的健康。

（文章來源：生物谷）

原始出處：Jung-Hye Ha, Pricila Hauk, Kun Cho, et al. Evidence of link between quorum sensing and sugar metabolism in Escherichia coli revealed via cocrystal structures of LsrK and HPr. Science Advances (2018) DOI: 10.1126/sciadv.aar7063