Nature新文章解析糖代谢

　　我们都知道膳食纤维对健康有益。但膳食纤维到底是什么，我们又是如何代谢它的呢?

　　膳食纤维指的是非淀粉类的多糖，它们广泛存在于多种蔬菜水果的细胞壁中，人类需要摄取大量膳食纤维才能保证营养均衡。由于人类基因组中缺乏编码相应酶的基因，我们主要依赖肠道中的微生物群将这些复杂的糖类进行糖化发酵。

　　密歇根大学医学院、约克大学结构生物学实验室和一些研究机构对肠道菌展开了研究，希望了解它们代谢上述复杂碳水化合物的机制。

　　人体的肠道中生活着大量的细菌，这些细菌细胞的数量甚至比人体细胞多十倍。这样的微生物群体对人体健康至关重要，在代谢过程中起着关键性的作用。

　　研究人员针对一种肠道菌——拟杆菌Bacteroidetes进行研究，揭示了它们代谢复杂糖类xyloglucan的机制。xyloglucan(XyG)是一种广泛存在于植物细胞壁的重要多糖，占生菜、洋葱、茄子、西红柿等蔬菜水果干重的25%，不过此前人们并不清楚机体是如何利用它的。

　　本期的Nature杂志发表了这篇文章，文章指出，一段特殊的基因序列是拟杆菌赋代谢XyG的关键。研究人员对250名成年人进行了宏基因组分析，并在此基础上发现，92%的人具有携带这一基因序列的细菌。

　　“人们早就知道，与我们共生的肠道菌大大增强了我们消化膳食纤维的能力。然而，人们一直不清楚这其中的具体机制，”文章的共同资深作者，密歇根大学医学院的助理教授Eric Martens说。

　　研究人员发现，拟杆菌中的一个复杂基因座赋予它们代谢XyG的能力，他们将该基因座称为XyGUL(orthologous XyG utilization loci)。随后，研究人员通过靶向基因敲除、生化分析和三维结构研究，向人们展示了拟杆菌将XyG水解为单糖的分子机制。研究显示，细菌种群中携带XyGUL的个体并不多。研究人员指出，肠道菌群中的少数派，介导了高丰度膳食纤维的代谢。

　　理解这些细菌消化复杂碳水化合物的机制，可以为许多营养学研究带来重要启示，例如开发含有益微生物的营养品，或者通过进食刺激肠道中益生菌的生长。

　　“尽管我们的几乎什么都吃，但实际上人体并不具有直接分解复杂植物物质的装备，在这一点上我们完全依赖于肠道的细菌。而这项研究可以帮助我们理解这样的过程。”约克大学的Gideon Davies教授说。“我们的研究不仅为人类营养学研究提供了重要信息，还具有更为广泛的商业和工业价值。解析特定酶分解植物物质的过程，与开发环保型能源直接相关，可以帮助人们生产出更好的生物燃料。”