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普林斯頓科學(xué)家發(fā)現(xiàn)口腔和腸道微生物可以使抗糖尿病藥物失活

導(dǎo)讀 阿卡波糖是一種常用的抗糖尿病藥物,通過抑制分解復(fù)雜碳水化合物的人體酶來幫助控制血糖水平。現(xiàn)在,普林斯頓大學(xué)研究員 Mohamed Donia

阿卡波糖是一種常用的抗糖尿病藥物,通過抑制分解復(fù)雜碳水化合物的人體酶來幫助控制血糖水平?,F(xiàn)在,普林斯頓大學(xué)研究員 Mohamed Donia 實驗室的新研究表明,口腔和腸道中的一些細(xì)菌可以使阿卡波糖失活,并可能影響該藥物的臨床性能及其對人類微生物組細(xì)菌成員的影響。這篇論文發(fā)表在網(wǎng)上和 2021 年 12 月 2 日的《自然》雜志上。

“許多研究清楚地表明,人類微生物組,即生活在人體內(nèi)部和表面的微生物的集合,可以影響我們的健康、疾病以及對各種治療干預(yù)措施的反應(yīng)能力。然而,仍然相對罕見的是在分子和機(jī)械水平上定義這種影響的情況——這正是我們在這項研究中打算做的事情,”普林斯頓大學(xué)分子生物學(xué)系副教授穆罕默德多尼亞說。

阿卡波糖最初是從生活在土壤中的細(xì)菌中分離出來的。這些細(xì)菌會分泌阿卡波糖來阻礙環(huán)境中其他類型細(xì)菌的生長,從而使自己具有競爭優(yōu)勢。天然細(xì)菌版本和藥物阿卡波糖都抑制α-葡萄糖苷酶,這是人類和細(xì)菌表達(dá)的酶,可將復(fù)雜的糖類分解成可以代謝為能量的形式。

但是產(chǎn)生阿卡波糖的細(xì)菌也表達(dá)了一種解毒劑——一種叫做阿卡波糖激酶的酶,可以修飾阿卡波糖,使其失去活性。由研究生 Jared Balaich (Ph.D. 2021) 領(lǐng)導(dǎo)的 Donia 及其同事假設(shè),滅活阿卡波糖的能力可能不僅限于土壤細(xì)菌,也可能被人類微生物群落中的細(xì)菌所利用。

在與 Donia 合作的研究軟件工程師 Abhishek Biswas 的幫助下,該團(tuán)隊搜索了人類微生物組的 DNA 序列,以確定他們預(yù)測會滅活阿卡波糖的酶。“我們的搜索確定了 70 個可能相關(guān)的基因,”Balaich 說。

為了探索這些新發(fā)現(xiàn)的基因的作用,研究人員合成了選定基因子集的 DNA 序列,并純化了九種產(chǎn)生的酶。進(jìn)一步的研究表明,除了一種測試酶外,所有酶的功能都與阿卡波糖激酶相似,并在試管中阻斷了阿卡波糖的活性。

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