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文章背景简介
BACKGROUND INTRODUCTION
嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila，AKK）是人类肠道中一种常见的革兰氏阴性菌，在粘蛋白代谢中发挥着关键作用。被认为在调节肠道健康、代谢和免疫功能中发挥着重要作用。A.muciniphila的丰度与宿主健康状态密切相关，其降低与肥胖、糖尿病、肠炎等疾病的风险增加相关联，被视为是非常有潜力的下一代益生菌。作为热门研究的热点之一，深入了解A.muciniphila的代谢和调控机制、生态学特征对于理解肠道微生物组与宿主健康之间的相互作用具有重要意义。
宿主肠道的首要防御线是肠粘膜屏障，由粘蛋白构成，其中粘蛋白2(Mucin 2,MUC2)在结肠中占主导地位。与其他粘蛋白类似，MUC2是一种O-糖蛋白，由肠粘液细胞分泌，其糖链具有极大的结构多样性，占总量的80%。唾液酸酶和岩藻糖苷酶在胃肠道粘膜粘蛋白分解过程中发挥着重要作用，分别去除粘蛋白上的唾液酸和岩藻糖基团。这些酶的作用调整了粘蛋白的结构，影响了微生物与粘膜之间的相互作用。唾液酸酶和岩藻糖苷酶通过调节粘蛋白的结构，为肠道微生物提供了适宜的环境，影响了其生长、附着和代谢活性。
A.muciniphila依赖于粘蛋白和相关的宿主衍生糖类作为生长所需。确定在A.muciniphila中发挥重要作用的唾液酸酶和岩藻糖苷酶种类，能够帮助其在肠道中定植和生长。
为了解析A.muciniphila对粘液蛋白的降解机制及其对粘液微生物群的支持作用，Technical University of Denmark（丹麦技术大学）的Bashar Shuoker等人开展了相关研究，并于2023年《nature communications》杂志（IF2023=16.6，当前IF12.33；综合性期刊1区）发表了题为“Sialidases and fucosidases of Akkermansia muciniphila are crucial for growth on mucin and nutrient sharing with mucus-associated gut bacteria”的文章。
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所用到的主要方法
METHODS
1、定量和统计分析
2、高效液相色谱-电喷雾电离质谱（LC-ESI/MS）分析
3、微生物生长测试实验
4、X射线晶体学和核磁共振（NMR）
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文章主要内容摘要
ABSTRACT
A.muciniphila可以促进宿主的粘蛋白分泌，从而成为粘液周转的关键角色。粘液寡糖的利用需要去除保护性的帽结构，特别是岩藻糖和唾液酸，然而这一过程的酶催化机制尚未完全阐明。本文描述了十种A.muciniphila糖苷水解酶的特异性，这些酶通过协同作用去除已知的唾液酸和岩藻糖基的粘蛋白帽结构，包括双硫酸化位点上的帽结构。本文通过结构分析揭示了前所未有的岩藻糖苷酶模块化排列，并解释了先前未知家族唾液酸酶对唾液酸T抗原的特异性。细胞附着的唾液酸酶和岩藻糖苷酶表现出粘蛋白的结合特性，其抑制将会影响A.muciniphila的生长。值得注意的是，唾液酸和岩藻糖都没有直接促进A.muciniphila的生长，而是促进了共生菌——梭状芽胞杆菌的丁酸盐产生。本研究为A.muciniphila粘液蛋白O-聚糖降解以及粘液蛋白相关细菌之间的营养共享机制提供了新的见解。
简而言之，本研究的主要内容有：
1、 A.muciniphila编码六种不同的岩藻糖苷酶
2、 负责粘蛋白和结构相关寡糖的去岩藻糖化的两种关键酶
3、 A.Muciniphila的唾液酸酶可去除所有已知的粘蛋白唾液酸连接，并包含一种唾液酸T抗原特异性酶
4、 AmGH29D具有在岩藻糖酶中尚未观察到的眼镜蛇攻击姿势的结构
5、 AmGH181的反转机制具有明确的结构特征和严格特异性
6、 岩藻糖苷酶和唾液酸酶表现出粘蛋白结合特性，且具有胞外活性
7、 A.muciniphila岩藻糖苷酶和唾液酸酶对于粘蛋白上的菌株生长和粘蛋白衍生寡糖的共享至关重要
