多形拟杆菌

丙酸是一种短链脂肪酸，由菌群发酵纤维产生。丙酸可调节免疫和代谢，发挥有益健康的作用。多形拟杆菌等关键肠道细菌会产生丙酸，但其生化途径和具体功能仍待研究。上海交通大学医学院附属瑞金医院刘瑞欣、王计秋、王卫庆、宁光与团队在Cell Host and Microbe发表的一项最新研究中，鉴定出拟杆菌中参与丙酸生物合成的关键酶——甲基丙二酰-辅酶A变位酶，并证明该途径可促进肠道杯状细胞分化和粘液完整性，从而帮助抵抗结肠炎，维持肠道稳态。

菌群代谢肠道菌群多形拟杆菌短链脂肪酸丙酸

移植物抗宿主病

Cell：特定抗生素让拟杆菌破坏黏液层，促移植物抗宿主病

异体造血干细胞移植（allo-HSCT）后发生的移植物抗宿主病（GVHD）与肠道菌群存在密切关系，广谱抗生素如碳青霉烯类药物会增加肠道GVHD的风险，但其机制尚不清晰。Cell最新发表了德州大学安德森癌症中心Robert Jenq团队的研究，在allo-HSCT小鼠模型中发现，allo-HSCT患者常用的美罗培南（碳青霉烯类药物）能改变肠道菌群组成，引起肠道环境变化（如木糖减少），这使得菌群中的多形拟杆菌转向降解黏液层、破坏肠屏障，从而加剧GVHD。这些发现表明，特定的营养补充（如木糖）或能用于改善抗生素相关GVHD。

移植物抗宿主病肠屏障肠道菌群肠道黏液层多形拟杆菌

细菌酶

辛凤姣团队：多形拟杆菌谷氨酸脱羧酶的pH调控机制

谷氨酸脱羧酶（GAD）是一种磷酸吡哆醛（PLP）依赖性酶，广泛存在于自然界的动植物和微生物中。GAD在酸性环境下发生结构变化，不可逆地催化L-谷氨酸或谷氨酸盐α-脱羧生成γ-氨基丁酸（GABA）。GABA作为中枢神经系统的主要抑制性神经递质，在大脑和行为中起着至关重要的作用。目前，肠道细菌中仅大肠杆菌来源GAD（EcGAD）的活性调控机制进行了较为全面的研究。鉴于肠道细菌的多样性及对宿主的重要性，探究不同来源肠道微生物GAD的活性调控机制对进一步了解肠道微生物的谷氨酸代谢在肠-脑轴及调节宿主稳态中的作用具有重要意义。来自中国农业科学院农产品加工研究所的辛凤姣团队发表在Food Chemistry上的一项研究首次阐明了多形拟杆菌来源GAD酶学特征和不同于其他肠道细菌来源GAD的pH调控机制，为研究肠道细菌GAD在肠-脑轴的生理重要性提供了理论基础。

细菌酶谷氨酸脱羧酶 pH 多形拟杆菌

酒精性肝病多形拟杆菌肠-肝轴肠屏障胆汁酸

肠道菌群衍生的代谢产物是影响宿主生理的重要因素，特别是像肝脏这样的代谢器官表型。然而，目前关于从特定微生物到宿主组织的具有已知生物活性的代谢产物研究相对较少。Cell Host and Microbe最新发表的文章基于肠-肝轴，挖掘了细菌鞘脂对宿主生理的分子调节机制。

肠-肝轴肠道菌群代谢产物研究论文多形拟杆菌脂肪肝

饮食-菌群互作

Cell子刊：饮食如何影响肠菌的演化？

饮食可以影响菌群的组成和功能，但饮食对肠道细菌演化的影响尚待揭示。Cell Host and Microbe发表的一项最新研究，以肠道菌群中常见的纤维降解细菌——多形拟杆菌为研究对象，发现饮食塑造了这种细菌在小鼠肠道内的演化，细菌中留下的遗传特征（特定基因突变、遗传多样性）反映了宿主过去的饮食。饮食的变化增加了多形拟杆菌的种内遗传多样性，而西式饮食选择的细菌基因突变促进其消耗宿主的肠道粘液层。

饮食-菌群互作多形拟杆菌肠道菌群演化多组学分析肠道代谢组学

胞外囊泡

多形拟杆菌产生的胞外囊泡如何影响宿主免疫？

紊乱的微生物群可导致与胃肠道有关的疾病，包括炎症性肠病（IBD），因此确定宿主与微生物的相互作用对于更好地了解肠道健康至关重要。肠道细菌的胞外囊泡（BEVs）被释放到肠道腔内，可以穿过粘液层，进入底层免疫细胞。Journal of Extracellular Vesicles发表的文章，为了探讨BEVs与宿主的相互作用，研究了由肠道共生细菌多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）产生的BEVs对宿主免疫细胞的影响。研究利用单细胞RNAseq数据集与多形拟杆菌BEV蛋白质组相结合，开发了一个BEVs对免疫细胞在不同发展阶段、健康和溃疡性结肠炎状态下的影响的计算工作流程，并进一步通过BEV-单核细胞共培养实验，证实了BEVs可通过TLR4与人类单核细胞相互作用。本研究结果或有助于了解BEVs在IBD中的潜在治疗价值。

胞外囊泡宿主免疫多形拟杆菌单细胞RNA-seq 炎症性肠病

生物材料

一种新型厌氧益生菌的包被方法

肠道菌群在维持肠道健康和稳态中发挥着重要的作用。肠道疾病的发生通常都与肠道菌群变化有着密切的关系，因此肠道菌群的干预是肠道疾病临床治疗方面重要的手段之一。尽管目前已有很多商业化的益生菌产品，但是很多肠道益生菌是厌氧菌，这类益生菌很难通过目前益生菌制剂加工过程制备成有效活菌制剂。近期一篇发表在美国化学会志（Journal of American Chemical Society）的研究，通过利用金属Fe和天然酚类形成的天然包被，开发了一种自组装的、可以有效提高益生厌氧菌——多形拟杆菌生存力和稳定性的包被方法，通过该方法包被的多形拟杆菌可以显著耐受温度胁迫和氧胁迫。这一进展将显著增加可稳定生产的益生微生物的范围，促进新型益生菌的开发和制备。

生物材料益生菌涂层厌氧益生菌研究论文基础研究

黏蛋白聚糖

Nature：肠道细菌通过一种硫酸酯酶降解结肠黏蛋白

一些肠道细菌能定植于肠道黏液层中，利用黏液层的主要成分黏蛋白作为自身养料。黏蛋白是一种高度糖基化的蛋白质，带有大量的O-糖链。在远端结肠中，黏蛋白O-聚糖的末端常被硫酸化。细菌在降解结肠黏蛋白的过程中，需要通过特定的硫酸酯酶移除O-聚糖上的硫酸基团。但关于作用于结肠黏蛋白的细菌硫酸酯酶及其作用机制，还有很多未知。Nature近期发表的一项研究鉴定出多形拟杆菌（一种常见的人肠道共生菌）表达的一种硫酸酯酶，是其降解硫酸化的结肠黏蛋白O-聚糖所必需的。这些发现为阐释肠道细菌如何降解结肠黏蛋白，以及与此有关的细菌定植和疾病（如IBD）机理，提供了新见解。阻断这一酶途径或是抑制促IBD细菌破坏肠道黏液层屏障的潜在干预策略。

黏蛋白聚糖多形拟杆菌硫酸酯酶肠道菌群肠道定植

多糖降解

药科大：详解多形拟杆菌的多糖分解代谢途径（综述）

分解和代谢多糖分子是肠道菌群的一个重要功能。在微生物组和精准医疗研究的背景下，深入了解以多形拟杆菌为代表的多糖降解菌种变得愈发重要。中国药科大学的刘玮、高向东与团队近期在Critical Reviews in Food Science and Nutrition发表综述文章，详细介绍了多形拟杆菌的多糖利用系统，及其对不同类型的多糖（如抗性淀粉、鼠李半乳糖醛酸聚糖、硫酸软骨素等）的降解途径，描述了分析肠道菌对特定多糖的降解途径的研究路径，并对未来的发展和应用前景进行了展望。

多糖降解多形拟杆菌 Bacteroides thetaiotaomicron degradation pathway

细菌转录组

Nature子刊：多形拟杆菌的高分辨率转录组图谱

类杆菌属细菌是人类肠道菌群的常见成员，是降解肠道多糖的重要细菌。Nature Communications近期发表的文章，利用差异RNA测序发布了多形拟杆菌的单核苷酸分辨率的转录组图谱，并揭示出其中的小RNA调控——N-乙酰-D-氨基葡萄糖的敏感性可诱导GibS的表达，进而改变代谢酶的转录水平。

细菌转录组多形拟杆菌小RNA调控

细菌-噬菌体互作

Nature子刊：荚膜多糖和脂蛋白或可影响多形拟杆菌对噬菌体的敏感性

细菌表面的结构决定了其自身与噬菌体的相互作用。人肠道中的拟杆菌能产生几种相位可变的荚膜多糖(CPSs)，但它们对噬菌体相互作用的贡献尚不清楚。Nature Microbiology发表的文章，为了了解CPSs如何影响拟杆菌-噬菌体间的相互作用，研究者从美国的两个地点分离了71种感染拟杆菌的噬菌体，发现多形拟杆菌的CPSs介导噬菌体对拟杆菌的侵染，并且当CPSs缺失的情况下，多形拟杆菌可通过改变相变脂蛋白的表达来逃脱噬菌体侵染。本研究结果揭示了细胞表面CPSs和脂蛋白的重要作用，或对噬菌体疗法具有重要意义。

细菌-噬菌体互作多形拟杆菌荚膜多糖脂蛋白

肠神经系统

多形拟杆菌如何影响肠神经系统？

多形拟杆菌是一种常见的肠道共生菌，Gut Microbes发表的影响研究表明，这种菌在调节肠神经细胞类群和相关肠道功能（肠道运动）方面有重要作用。

肠神经系统多形拟杆菌 Bacteroides thetaiotaomicron gut microbiome Enteric nervous system

菌群-免疫互作

多形拟杆菌的外膜囊泡通过调节树突细胞应答起到免疫调控作用

多形拟杆菌是肠道菌群中的重要成员，作为一种革兰氏阴性菌，其分泌的外膜囊泡（OMV）可跨越肠道上皮屏障以介导宿主-菌群互作，在维持肠道稳态中发挥作用。来自Microbiome上发表的一项最新研究，发现多形拟杆菌产生的OMV（Bt OMV）可诱导健康人结肠及血液中分离的树突细胞的调节性表型（例如IL-10的表达），但其诱导IBD患者的树突细胞的调节性表型的能力显著降低。该研究提示，在IBD患者中，共生菌群-免疫系统互作介导的稳态发生了显著变化。

菌群-免疫互作 Dendritic cells outer membrane vesicles Bacteroides thetaiotaomicron interleukin-10

脂代谢

Nature子刊：肠道菌群产的鞘脂可影响宿主脂代谢

鞘脂（SL）是哺乳动物体内重要的信号分子，与代谢紊乱息息相关。其中研究最多的一种SL是神经酰胺，它被认为与胰岛素抵抗相关。动物研究表明，降低肝脏神经酰胺的水平能缓解胰岛素抵抗。饮食是获得SL的一个重要方式，但其实人体肠道中的主要菌群成分拟杆菌门也是重要的SL来源。本文因此想要探究拟杆菌门产的SL对宿主肝脏的SL代谢的影响。作者先后使用细胞培养、无菌小鼠特定菌群定植和给传统喂养小鼠喂细菌补剂的方式，证明了拟杆菌门产的SL可调节宿主肝脏中具有生物活性的脂质水平。具有生物活性的脂质或可加入短链脂肪酸、次级胆汁酸、细胞内毒素、三甲胺和吲哚等代谢物，成为可调节宿主健康的肠道菌群产物之一。

脂代谢肠道菌群鞘脂神经酰胺肝脏脂代谢

多形拟杆菌

Nature子刊：肠道多形拟杆菌基因回路的自动化设计

多形拟杆菌是一种人体肠道共生细菌，有望作为肠道中的治疗细菌。治疗性细菌需要具备根据肠道内外的情况开启不同的基因表达程序的特性。然而，在多形拟杆菌中缺少相应的可根据肠道环境自行调节基因表达的操作元件。Nature Biotechnology发表的文章，针对此问题进行了研究，报告了如何在多形拟杆菌中进行遗传电路的自动化设计。

多形拟杆菌合成生物学 Applied microbiology Bacterial synthetic biology Bacterial systems biology

饮食-菌群互作

Cell：肠道共生菌如何活化蔬菜中的营养素硫代葡萄糖苷

有研究显示，摄入西兰花、菜花、卷心菜等蔬菜中富含的营养物质硫代葡萄糖苷（GS），与某些癌症风险的降低相关。其中，肠道菌群代谢GS产生的小分子物质异硫氰酸酯（ITC），被认为具有潜在的抗癌作用。Cell最新发表来自美国斯坦福大学Elizabeth Sattely团队的研究，揭示了肠道菌群中的多形拟杆菌将GS转化为ITC的遗传和生化机制，为研究肠道菌如何代谢膳食营养素提供了一个范例。

饮食-菌群互作 glucosinolate isothiocyanate myrosinase Bacteroides thetaiotaomicron

肠道炎症

Cell子刊：肠道炎症中，多形拟杆菌将其它细菌的铁载体收为己用

炎症期间，我们的身体会限制微生物对铁的利用。Cell Host and Microbe近期发表的一项研究发现，不表达铁载体的肠道共生菌（比如多形拟杆菌）可将其它肠道菌（比如肠杆菌科细菌）生成的铁载体“收为己用”，从而增强自身在宿主肠道炎症环境中的生存能力。这些发现揭示出肠道菌群内部的一种互养机制，可帮助菌群抵抗环境扰动。

肠道炎症菌群内互作 GUT INFLAMMATION iron metabolism siderophore

菌群-代谢物

Nature子刊：多形拟杆菌中糖胺聚糖代谢途径解析

糖胺聚糖（GAG）是多形拟杆菌（B.thetaiotaomicron）主要的优先利用营养素。按单糖残基、残基间连键的类型以及硫酸基的数目和位置，GAG可分为5个主要类别：透明质酸（HA）、硫酸软骨素（CS）、硫酸皮肤素（DS）、硫酸角质素（KS）及硫酸乙酰肝素和肝素（HP）。尽管HP代谢途径以及参与CS代谢的酶已有报道，但CS、DS、HA的代谢途径以及各个酶之间是如何协调作用的还不清晰。发表在《Nature Communications》上的一篇文章对多形拟杆菌的多糖利用基因座（PUL）进行了深入研究，鉴定了两个新的GAG结合蛋白，与多糖裂解酶（PL）协同作用促进GAG利用。并进一步研究了不同PL及其对应突变体的底物利用度、硫酸酯酶的三维结构以及PUL在不同拟杆菌的分布情况，填补了肠道细菌在糖胺聚糖代谢方面的空白。

菌群-代谢物多形拟杆菌糖胺聚糖（GAGs）多糖利用基因座 GAG结合蛋白

核糖利用系统

Cell子刊：核糖利用系统帮助肠道细菌定植

营养作用是肠道微生物对人类的一个重要功能。肠道微生物群将通过饮食摄入的不同营养素转化为可被肠道吸收的物质，如糖类物质等。其对多糖的利用已有充分的研究，但对核糖的系统利用却鲜有报道。发表在Cell Host & Microbe上的一项研究表明，肠道拟杆菌中广泛存在着一套核糖利用系统，通过磷酸化核糖底物实现核糖利用。该系统通过响应含核糖成分的饮食赋予拟杆菌在此种条件下的定植适应性，或可防止病原体入侵。

核糖利用系统多形拟杆菌肠道共生细菌适应性核糖激酶

IgA

肠道IgA调控肠道共生菌群生长的机制

肠道IgA结合菌群抗原后的功能效应尚未明确。来自mBio上发表的一项最新研究，揭示了肠道IgA调控肠道共生细菌生长的一种机制：多形拟杆菌的定殖可诱导特异性IgA应答，后者可靶向多形拟杆菌的果聚糖利用相关蛋白，以抑制多形拟杆菌对果聚糖的利用。

IgA Bacteroides thetaiotaomicron immunoglobulin A Diet Fructan

菌群-免疫互作

Science子刊：饮食调节特定细菌抗原表达以调控肠道免疫

Science Immunology上发表的一项最新研究，发现饮食中的特定成分可通过调节特定细菌抗原的表达，以调控细菌特异性T细胞的活性，从而影响肠道免疫稳态。

菌群-免疫互作肠道免疫饮食菌群-免疫互作多形拟杆菌

高糖饮食

高浓度果糖或葡萄糖，阻碍有益菌的肠道定植

这是近期PNAS发表的一篇重要文章，发现饮食中高浓度的果糖或葡萄糖，会抑制帮助多形拟杆菌定植于肠道的“定植调节因子”的表达，从而影响代谢健康。这清晰地提醒我们高糖饮食如何在分子层面影响共生菌的定植，并对健康产生影响。为了健康，降低果糖或葡萄糖的直接摄入，或许非常必要。

高糖饮食 fructose GENE EXPRESSION Glucose leader mRNA

免疫球蛋白A（IgA）

IgA促进菌群内部互作共生和肠道稳态

Journal of Experimental Medicine上的一项最新研究，揭示了IgA调节肠道菌群组成和功能的一种机制，鉴定出其中的关键细菌基因系统MAFF，并证明IgA-MAFF轴不仅促进拟杆菌在肠粘膜生长，还参与拟杆菌与其它菌群成员的共生互作，在维持肠道稳态中有重要作用。

免疫球蛋白A（IgA）细菌间相互作用共生肠道稳态多形拟杆菌

代谢调控

改变肠道共生菌的胆盐水解酶，可影响宿主代谢

菌群功能影响宿主代谢，但由于菌群基因和功能的复杂性，如何解析单个基因/功能对宿主的影响，是关键问题。eLife上一项来自哈佛医学院的最新研究，提供了一个值得参考的例子。通过细菌培养、细菌基因敲除、在无菌小鼠中进行单菌株定殖等方法，该研究揭示了共生菌的特定胆盐水解酶对宿主代谢的影响。

代谢调控胆盐水解酶肠道共生菌多形拟杆菌 biochemistry

肠道共生菌

Cell子刊：肠道菌怎样挨过“饥荒”？

肠道菌群内部竞争激烈，当营养物质不足时，肠道细菌会如何应对？Cell Host and Microbe上的一项研究表明，人体肠道共生菌——多形拟杆菌在碳源不足时会调节自身核心代谢基因表达，从而停止生长进入“冬眠”状态，以增强细菌生存能力。这种停止生长的策略，可能是共生菌确保在肠道内长期存留的决定性因素。

肠道共生菌多形拟杆菌严紧反应 Microbiome Bacteroides

多形拟杆菌

Nature子刊：多形拟杆菌的多糖利用位点如何协同合作降解果胶？

这是近期Nature Microbiology上对之前在同一刊物发表的文章（http://www.xunludkp.com/papers/read/1063071660）的新闻评论，对多形拟杆菌降解果胶的机制进行了介绍，配图是文章精华所在，略显复杂，但值得一看。

多形拟杆菌多糖利用位点 Heather Paul Raylene A Reimer

拟杆菌属

Nature子刊：多形拟杆菌是怎样降解果胶多糖的？

这是Nature Microbiology发表的关于人体结肠拟杆菌属降解复杂的果胶多糖的机制研究，这是益生元代谢相关分子机制研究的代表作，值得特别关注。

拟杆菌属果胶多糖多糖利用位点多形拟杆菌

多糖利用位点

mBio：竞争环境下，肠道细菌表现出不同的多糖利用偏好

这是一项实验室培养基环境下研究不同肠道细菌对多糖偏爱性的研究，很值得看看，这个对未来更加深入理解肠道菌群对不同营养物质的利用以及在肠道环境中的pk具有启发意义。特别推荐。

多糖利用位点卵形拟杆菌多形拟杆菌多糖利用偏好

多形拟杆菌

Cell子刊：多形拟杆菌要在肠道活得好，荚膜多糖很关键！

这是关于多形拟杆菌的荚膜多糖对其在肠道竞争和适应性的影响的研究，明确其中一种荚膜多糖可能对多形拟杆菌的存货至关重要，而如果能表达多种荚膜多糖并可以适时转换，对多形拟杆菌最有利。很重要的研究，特别推荐！

多形拟杆菌荚膜多糖 Christoph M Tang Giulia Pilla