Plant N-glycan breakdown by human gut Bacteroides.
Plant N-glycan breakdown by human gut Bacteroides.
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DOI：
10.1073/pnas.2208168119
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发表时间：
2022-09-27
影响因子：
11.1
通讯作者：
Bolam, David N.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Crouch, Lucy I.;Urbanowicz, Paulina A.;Basle, Arnaud;Cai, Zhi-Peng;Liu, Li;Voglmeir, Josef;Diaz, Javier M. Melo;Benedict, Samuel T.;Spencer, Daniel I. R.;Bolam, David N.
N-聚糖是植物蛋白（尤其是分泌蛋白）上常见的翻译后修饰。由于植物是人类饮食的主要组成部分，特别是在高纤维饮食中，植物 N-聚糖在肠道中占主导地位。尽管植物 N-聚糖在肠道中普遍存在，但微生物群对植物 N-聚糖的降解尚未被描述。在这里，我们使用功能分析方法，结合详细的生物化学和结构生物学，揭示了人类肠道微生物群编码的植物 N-聚糖的降解途径。这项工作揭示了我们的肠道微生物如何利用植物 N-聚糖作为营养源，并提供了修饰植物 N-聚糖的工具，以减轻来自食物或植物表达疗法的过敏反应。人类结肠微生物群可利用的主要营养物质是来自饮食的复杂聚糖。为了降解这种高度可变的糖结构混合物，肠道微生物获得了大量不同的碳水化合物活性酶 (CAZymes)，主要是糖苷水解酶，其中许多酶具有可用于一系列不同应用的特异性。植物 N-聚糖普遍存在于植物产生的蛋白质中，因此也是饮食的组成部分，但肠道微生物群对这些复杂分子的分解尚未被探索。植物 N-聚糖也是花粉和一些植物性食品中已明确表征的过敏原，当植物用于医疗应用的异源蛋白质生产时，存在的 N-聚糖可能会对治疗功能和稳定性造成风险。在这里，我们使用一种新的基因组关联方法进行酶发现，以确定由肠道拟杆菌属物种编码的植物复合 N-聚糖的分解途径，并对涉及的 5 个 CAZymes 进行生化表征，包括 PNGase 和 GH92 α-甘露糖苷酶的结构。这些酶为修饰植物 N-聚糖提供了一个工具箱，可用于一系列潜在的应用。此外，关键的 PNGase 还具有针对昆虫型 N-聚糖的活性，我们从昆虫作为营养源的角度对此进行讨论。
N-glycans are common posttranslational modifications on plant proteins, particularly secreted proteins. As plants are the major component of the human diet, and especially in high-fiber diets, plant N-glycans are prominent in the gut. Despite their ubiquity in the gut, the degradation of plant N-glycans by the microbiota has not been described. Here we used a functional analysis approach, coupled to detailed biochemistry and structural biology, to reveal a pathway for the degradation of plant N-glycans encoded by the human gut microbiota. The work reveals insight into how our gut microbes use plant N-glycans as a nutrient source and also provides tools to modify plant N-glycans to mitigate allergic responses, either from foods or plant-expressed therapeutics. The major nutrients available to the human colonic microbiota are complex glycans derived from the diet. To degrade this highly variable mix of sugar structures, gut microbes have acquired a huge array of different carbohydrate-active enzymes (CAZymes), predominantly glycoside hydrolases, many of which have specificities that can be exploited for a range of different applications. Plant N-glycans are prevalent on proteins produced by plants and thus components of the diet, but the breakdown of these complex molecules by the gut microbiota has not been explored. Plant N-glycans are also well characterized allergens in pollen and some plant-based foods, and when plants are used in heterologous protein production for medical applications, the N-glycans present can pose a risk to therapeutic function and stability. Here we use a novel genome association approach for enzyme discovery to identify a breakdown pathway for plant complex N-glycans encoded by a gut Bacteroides species and biochemically characterize five CAZymes involved, including structures of the PNGase and GH92 α-mannosidase. These enzymes provide a toolbox for the modification of plant N-glycans for a range of potential applications. Furthermore, the keystone PNGase also has activity against insect-type N-glycans, which we discuss from the perspective of insects as a nutrient source.
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DOI：
10.1107/s0907444905036693
发表时间：
2006-01-01
影响因子：
2.2
作者：
Evans, P
通讯作者：
Evans, P
聚糖代谢如何塑造人类肠道微生物群。
DOI：
10.1038/nrmicro2746
发表时间：
2012-04-11
期刊：
Nature reviews. Microbiology
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
14.9
作者：
Letunic I;Doerks T;Bork P
通讯作者：
Bork P
影响因子：
14.9
作者：
Chen, I-Min A.;Chu, Ken;Kyrpides, Nikos C.
通讯作者：
Kyrpides, Nikos C.
影响因子：
12.4
作者：
Alisi, C;Afferni, C;Pini, C
通讯作者：
Pini, C