Nature新文章解析糖代謝

　　我們都知道膳食纖維對健康有益。但膳食纖維到底是什么，我們又是如何代謝它的呢?

　　膳食纖維指的是非淀粉類的多糖，它們廣泛存在于多種蔬菜水果的細胞壁中，人類需要攝取大量膳食纖維才能保證營養均衡。由于人類基因組中缺乏編碼相應酶的基因，我們主要依賴腸道中的微生物群將這些復雜的糖類進行糖化發酵。

　　密歇根大學醫學院、約克大學結構生物學實驗室和一些研究機構對腸道菌展開了研究，希望了解它們代謝上述復雜碳水化合物的機制。

　　人體的腸道中生活著大量的細菌，這些細菌細胞的數量甚至比人體細胞多十倍。這樣的微生物群體對人體健康至關重要，在代謝過程中起著關鍵性的作用。

　　研究人員針對一種腸道菌——擬桿菌Bacteroidetes進行研究，揭示了它們代謝復雜糖類xyloglucan的機制。xyloglucan(XyG)是一種廣泛存在于植物細胞壁的重要多糖，占生菜、洋蔥、茄子、西紅柿等蔬菜水果干重的25%，不過此前人們并不清楚機體是如何利用它的。

　　本期的Nature雜志發表了這篇文章，文章指出，一段特殊的基因序列是擬桿菌賦代謝XyG的關鍵。研究人員對250名成年人進行了宏基因組分析，并在此基礎上發現，92%的人具有攜帶這一基因序列的細菌。

　　“人們早就知道，與我們共生的腸道菌大大增強了我們消化膳食纖維的能力。然而，人們一直不清楚這其中的具體機制，”文章的共同資深作者，密歇根大學醫學院的助理教授Eric Martens說。

　　研究人員發現，擬桿菌中的一個復雜基因座賦予它們代謝XyG的能力，他們將該基因座稱為XyGUL(orthologous XyG utilization loci)。隨后，研究人員通過靶向基因敲除、生化分析和三維結構研究，向人們展示了擬桿菌將XyG水解為單糖的分子機制。研究顯示，細菌種群中攜帶XyGUL的個體并不多。研究人員指出，腸道菌群中的少數派，介導了高豐度膳食纖維的代謝。

　　理解這些細菌消化復雜碳水化合物的機制，可以為許多營養學研究帶來重要啟示，例如開發含有益微生物的營養品，或者通過進食刺激腸道中益生菌的生長。

　　“盡管我們的幾乎什么都吃，但實際上人體并不具有直接分解復雜植物物質的裝備，在這一點上我們完全依賴于腸道的細菌。而這項研究可以幫助我們理解這樣的過程。”約克大學的Gideon Davies教授說。“我們的研究不僅為人類營養學研究提供了重要信息，還具有更為廣泛的商業和工業價值。解析特定酶分解植物物質的過程，與開發環保型能源直接相關，可以幫助人們生產出更好的生物燃料。”