哈佛研究人员开发快速鉴定微生物酶的新工具

 美国哈佛大学计算生物学和生物信息学研究人员开发了一个新工具有助于更准确地鉴定微生物中存在的酶，并量化其相对丰度。该研究成果发表在2017年2月10日《科学》期刊。
尽管经过多年的努力，包括完成对数千名志愿者肠道微生物的测序工作，此类微生物群落中绝大多数（85%）的蛋白质功能仍是未知。其中多数蛋白可能是酶。人类肠道微生物组中未表征的酶参与的化学过程对于人类健康至关重要，但目前对其知之甚少。这限制科学家对该群落的功能及其对宿主健康和疾病的影响的认识。
通过将关于酶化学的信息结合到定量宏基因组学中，研究人员确定了健康人的微生物中甘氨酰自由基酶超家族的单个成员的丰度和分布。还鉴定了许多未表征的家族成员，它们广泛分布在人体中，证明其具有重要的功能。实验证实它可以使共生肠道微生物代谢一种称为4-羟基脯氨酸的氨基酸，这是胶原蛋白（人体中含量丰富的蛋白）的主要组成成分。已证实微生物可以利用这种氨基酸在人体肠道的厌氧环境中生长。没有这类工具，由于许多酶共有的相似之处，在肠道微生物组中发现新的化学非常困难。
通过准确鉴定存在于微生物群落中的酶，体现了生态环境反应酶的特征，揭示广泛的但此前并未关注的代谢活动。鉴定和表征新的酶可以更好地认识微生物群落的代谢过程及其对周围生物和环境的影响。在本文中，研究人员只利用了来自健康人类的数据，借助新工具可以检查各种患者群体、其他的蛋白超家族和其他微生物组。未来还可以通过比较来自健康个体和患有各种疾病的患者的微生物群中酶的丰度，可以发现肠道中的代谢活动微生物组可能随着疾病而变化，如果某些特定酶在特定疾病患者中特别丰富，它们可能是潜在的治疗靶点。