哈佛研究人員開發快速鑒定微生物酶的新工具

美國哈佛大學計算生物學和生物信息學研究人員開發了一個新工具有助於更準確地鑒定微生物中存在的酶，並量化其相對丰度。該研究成果發表在2017年2月10日《科學》期刊。

儘管經過多年的努力，包括完成對數千名志願者腸道微生物的測序工作，此類微生物群落中絕大多數（85%）的蛋白質功能仍是未知。其中多數蛋白可能是酶。人類腸道微生物組中未表徵的酶參與的化學過程對於人類健康至關重要，但目前對其知之甚少。這限制科學家對該群落的功能及其對宿主健康和疾病的影響的認識。

通過將關於酶化學的信息結合到定量宏基因組學中，研究人員確定了健康人的微生物中甘氨醯自由基酶超家族的單個成員的丰度和分布。還鑒定了許多未表徵的家族成員，它們廣泛分布在人體中，證明其具有重要的功能。實驗證實它可以使共生腸道微生物代謝一種稱為4-羥基脯氨酸的氨基酸，這是膠原蛋白（人體中含量最豐富的蛋白）的主要組成成分。已證實微生物可以利用這種氨基酸在人體腸道的厭氧環境中生長。沒有這類工具，由於許多酶共有的相似之處，在腸道微生物組中發現新的化學非常困難。

通過準確鑒定存在於微生物群落中的酶，體現了生態環境反應酶的特徵，揭示廣泛的但此前並未關注的代謝活動。鑒定和表徵新的酶可以更好地認識微生物群落的代謝過程及其對周圍生物和環境的影響。在本文中，研究人員只利用了來自健康人類的數據，藉助新工具可以檢查各種患者群體、其他的蛋白超家族和其他微生物組。未來還可以通過比較來自健康個體和患有各種疾病的患者的微生物群中酶的丰度，可以發現腸道中的代謝活動微生物組可能隨著疾病而變化，如果某些特定酶在特定疾病患者中特別豐富，它們可能是潛在的治療靶點。