Az étrend változására reagáló bélbaktériumok olyan szialidázokat kódolnak, amelyek előnyben részesítik a vörös húshoz kapcsolódó szénhidrátokat

Tárgyak

Absztrakt

Hozzáférési lehetőségek

Feliratkozás a Naplóra

Teljes napló hozzáférést kap 1 évre

csak 4,60 € kiadásonként

Az árak nettó árak.
Az áfát később hozzáadják a pénztárhoz.

Cikk bérlés vagy vásárlás

Időben korlátozott vagy teljes cikkelérést kaphat a ReadCube-on.

Az árak nettó árak.

Az adatok elérhetősége

A vizsgálat eredményeit alátámasztó szekvencia adatok a PRJNA505660 csatlakozási szám alatt állnak rendelkezésre. A vizsgálat eredményeit alátámasztó röntgenkristályos adatokat az RCSB (a Strukturális Bioinformatika Kutatóintézete) Protein Data Bankba rakták le (csatlakozási kódok: 6MRX, 6MRV, 6MYV és 6MNJ).

Kód rendelkezésre állása

Az ábrák előállításához és a statisztikai elemzéshez használt kód kérésre a megfelelő szerzőtől érhető el.

Hivatkozások

Hall, A. B., Tolonen, A. C. és Xavier, R. J. Az emberi genetikai variáció és a bél mikrobioma a betegségben. Nat. Tiszteletes Genet. 18., 690–699 (2017).

Mann, N. étrendi sovány vörös hús és az emberi evolúció. Eur. J. Nutr. 39, 71–79 (2000).

Etemadi, A. és mtsai. A húshoz, a hem-vashoz, a nitrátokhoz és a nitritekhez kapcsolódó különböző okokból származó mortalitás az NIH-AARP étrend- és egészségügyi tanulmányában: populációalapú kohorsz vizsgálat. BMJ 357, 1–11 (2017).

Alisson-Silva, F., Kawanishi, K. & Varki, A. A vörös hús bevitelével járó betegségek humán kockázata: A jelenlegi elméletek elemzése és a nem emberi sziilsav metabolikus beépítésének javasolt szerepe. Mol. Szempontok Med. 51, 16–30 (2016).

Samraj, A. N. és mtsai. A vörös húsból származó glikán elősegíti a gyulladást és a rák progresszióját. Proc. Natl Acad. Sci. USA 112, 542–547 (2015).

Tangvoranuntakul, P. és mtsai. Humán felvétel és egy immunogén, nem humán étrendi sziálsav beépítése. Proc. Natl Acad. Sci. USA 100, 12045–12050 (2003).

Samraj, A. N., Laubli, H., Varki, N. & Varki, A. Nem emberi sziálsav bevonása emberi rákba. Elülső. Oncol. 4, 1–13 (2014).

Varki, A. A sziálsavgenetika és biológia egyedülálló emberi evolúciója. Proc. Natl Acad. Sci. USA 107., 8939–8946 (2010).

Dhar, C., Sasmal, A. & Varki, A. A „szérum betegségtől” az „xenosialitisig”: a nem emberi sziálsav Neu5Gc múltbeli, jelenlegi és jövőbeli jelentősége. Elülső. Immunol. 10., 807 (2019).

Almagro-Moreno, S. & Boyd, E. F. A szialinsav katabolizmus versenyelőnyt jelent a kórokozók számára Vibrio cholerae az egér belében. Fertőz. Immun. 77, 3807–3816 (2009).

McDonald, N. D., Lubin, J.-B., Chowdhury, N. & Boyd, E. F. A gazda eredetű sziálsavak fontos tápanyagforrások, amelyek az optimális baktériumok fitneszéhez szükségesek in vivo. MBio 7, e02237–15 (2016).

Lewis, A. L. és Lewis, W. G. gazdaszialoglikánok és bakteriális szialidázok: nyálkahártya perspektíva. Sejt. Microbiol. 14, 1174–1182 (2012).

Kawanishi, K. és mtsai. A CMP emberi fajspecifikus vesztesége-N-Az acetil-neuraminsav-hidroxiláz belső és külső mechanizmusok révén fokozza az érelmeszesedést. Proc. Natl Acad. Sci. USA 116, 16036–16045 (2019).

Banda, K., Gregg, C. J., Chow, R., Varki, N. M. és Varki, A. A gerinces amino-cukrok metabolizmusa N-glikolilcsoportok: a nem emberi sziálsav xeno-autoantigén gyomor-bélrendszeri beépülésének mechanizmusai N-glikolil-neuraminsav. J. Biol. Chem. 287, 28852–28864 (2012).

Almagro-Moreno, S. & Boyd, E. F. betekintés a sziálsav katabolizmusának evolúciójába a baktériumok között. BMC Evol. Biol. 9., 118 (2009).

Almagro-Moreno, S. & Boyd, E. F. A nem-izonsav (sziálsav) baktérium katabolizmusa és a bélben való fitnesz. Bélmikrobák 1, 45–50 (2010).

Li, J. és McClane, B. A. NanI szialidáz támogatja a növekedést és túlélést Clostridium perfringens az F4969 törzs szializált gazda makromolekulák (mucin) vagy Caco-2 sejtek jelenlétében. Fertőz. Immun. 86, e00547–17 (2018).

Tailford, L. E. és mtsai. Az intramolekuláris transz-szialidázok felfedezése az emberi bél mikrobiotájában a nyálkahártya adaptációjának új mechanizmusaira utal. Nat. Commun. 6., 7624 (2015).

Kim, S., Oh, D. B., Kang, H. A. & Kwon, O. A bakteriális szialidázok jellemzői és alkalmazásai. Appl. Microbiol. Biotechnol. 91., 1–15 (2011).

Juge, N., Tailford, L. & Owen, C. D. bélbaktériumok szialidázai: mini-áttekintés. Biochem. Soc. Ford. 44., 166–175 (2016).

Chokhawala, H. A., Yu, H. & Chen, X. A szialidázok nagy áteresztőképességű szubsztrát-specifitási vizsgálata kemoenzimatikus úton szintetizált szialozid könyvtárak alkalmazásával. Chembiochem 8., 194–201 (2007).

Huang, Y. L., Chassard, C., Hausmann, M., Von Itzstein, M. & Hennet, T. A sziálsav katabolizmusa egerekben a bélgyulladást és a mikrobiális dysbiosist hajtja. Nat. Commun. 6., 8141 (2015).

Hedlund, M. és mtsai. N-glikolil-neuraminsav-hiány egerekben: következmények az emberi biológiára és evolúcióra. Mol. Sejt. Biol. 27., 4340–4346 (2007).

David, L. A. és mtsai. Az étrend gyorsan és reprodukálhatóan megváltoztatja az emberi bél mikrobiomját. Természet 505, 559–563 (2014).

Flint, H. J., Scott, K. P., Duncan, S. H., Louis, P. & Forano, E. Komplex szénhidrátok mikrobiális lebontása a bélben. Bélmikrobák 3, 289–306 (2012).

Magnúsdóttir, S. és mtsai. Genom léptékű metabolikus rekonstrukciók generálása az emberi bél mikrobiota 773 tagjára. Nat. Biotechnol. 35, 81–89 (2017).

Huang, L. és mtsai. DbCAN-seq: a szénhidrát-aktív enzim (CAZyme) szekvenciájának és annotációjának adatbázisa. Nukleinsavak Res. 46, D516 – D521 (2018).

Owen, C. D. és mtsai. A sziálsav felismerésének specifitásának és mechanizmusának kibontása a bélszimbiont által Ruminococcus gnavus. Nat. Commun. 8., 2196 (2017).

Inoue, S. és mtsai. Egyedülálló szialidáz, amely hasítja a Neu5Gcα2 → 5-OglycolylNeu5Gc kötést: specifitásának összehasonlítása három mikrobiális szialidázéval négy sziálsav dimer felé. Biochem. Biophys. Res. Commun. 280, 104–109 (2001).

Davies, L. R. L. et al. A gerinces amino-cukrok metabolizmusa N-glikolilcsoportok: az α2-8-hez kapcsolódó rezisztencia N-glikolil-neuraminsav enzimatikus hasításig. J. Biol. Chem. 287, 28917–28931 (2012).

Smits, S. A. és mtsai. Szezonális kerékpározás a tanzániai Hadza vadász – gyűjtögetők bélmikrobiomjában. Tudomány 357, 802–805 (2017).

Schnorr, S. L. és mtsai. A Hadza vadászok-gyűjtögetők bélmikrobiomja. Nat. Commun. 5., 3654 (2014).

Wood, P. L., Khan, M. A. & Moskal, J. R. Az aminosavak, poliaminok és karbonsavak neurokémiai elemzése: a tBDMS-származékok GC – MS kvantitatív meghatározása ammónia-pozitív kémiai ionizációval. J. Chromatogr. B 831, 313–319 (2006).

Bolger, A. M., Lohse, M. & Usadel, B. Trimmomatic: rugalmas trimmer az Illumina szekvencia adatokhoz. Bioinformatika 30, 2114–2120 (2014).

Edgar, R. C. A nagyságrendek gyorsabb keresése és csoportosítása, mint a BLAST. Bioinformatika 26., 2460–2461 (2010).

Langmead, B. & Salzberg, S. L. a Bowtie 2-vel való gyors, hézagolt olvasás. Nat. Mód 9., 357–359 (2012).

Magoč, T. & Salzberg, S. L. FLASH: A rövid leolvasások gyors hosszának beállítása a genom-együttesek javítása érdekében. Bioinformatika 27., 2957–2963 (2011).

Nurk, S., Meleshko, D., Korobeynikov, A. & Pevzner, P. A. MetaSPAdes: egy új, sokoldalú metagenomikus szerelő. Genome Res. 27., 824–834 (2017).

Kang, D. D., Froula, J., Egan, R. & Wang, Z. MetaBAT, hatékony eszköz az egyes genomok komplex mikrobaközösségekből történő pontos rekonstrukciójára. PeerJ 3, e1165 (2015).

Parks, D. H., Imelfort, M., Skennerton, C. T., Hugenholtz, P. & Tyson, G. W. CheckM: az izolátumokból, egyes sejtekből és metagenómákból kinyert mikrobiális genomok minőségének értékelése. Genome Res. 25, 1043–1055 (2015).

Aziz, R. K. és mtsai. A RAST Server: gyors annotációk alrendszer-technológiával. BMC Genom. 9., 75 (2008).

Li, Y. és mtsai. A humán citoszolos szialidáz NEU2 elleni szelektív inhibitorok azonosítása szubsztrát-specifitási vizsgálatokkal. Mol. Bioszisztus. 7, 1060–1072 (2011).

Bill Cai, T., Lu, D., Landerholm, M. & Wang, P. G. szialált diazeniumdiolát: új szialidáz-aktivált nitrogén-oxid donor. Org. Lett. 6., 4203–4205 (2004).

Ercégovic, T. & Magnusson, G. erősen sztereoszelektív a-szialilezés. A GM3-szacharid és egy bisz-sziálsav egység szintézise. J. Org. Chem. 60, 3378–3384 (1995).

Numata, M., Sugimoto, M., Shibayama, S. és Ogawa, T. A hematosid, az α-NeuGc- (2 → 3) -β-Gal- (1 → 4) -β-Glc- (teljes szintézis) 1 → 1) -Cer. Szénhidrát. Res. 174, 73–85 (1988).

Battye, T. G. G., Kontogiannis, L., Johnson, O., Powell, H. R. & Leslie, A. G. W. iMOSFLM: új grafikus felület a diffrakciós képfeldolgozáshoz MOSFLM-mel. Acta Crystallogr. D 67, 271–281 (2011).

Evans, P. Az adatok minőségének skálázása és értékelése. Acta Crystallogr. D. 62, 72–82 (2006).

Winn, M. D. és mtsai. A CCP4 csomag áttekintése és a jelenlegi fejlemények. Acta Crystallogr. D. 67, 235–242 (2011).

Kabsch, W. XDS. Acta Crystallogr. D. 66, 125–132 (2010).

Adams, P. D. és mtsai. PHENIX: átfogó Python-alapú rendszer a makromolekuláris struktúra megoldáshoz. Acta Crystallogr. D 66, 213–221 (2010).

Emsley, P., Lohkamp, B., Scott, W. G. & Cowtan, K. A Coot jellemzői és fejlődése. Acta Crystallogr. D 66, 486–501 (2010).

Moriarty, N. W., Grosse-Kunstleve, R. W. & Adams, P. D. Elektronikus ligandumépítő és optimalizáló munkapad (eLBOW): eszköz a ligandumkoordináták és korlátozások generálásához. Acta Crystallogr. D 65, 1074–1080 (2009).

Tan, J., Zuniga, C. és Zengler, K. kölcsönhatások feltárása mikrobiális közösségekben - a társkultúráktól a mikrobiomákig. J. Microbiol. 53, 295–305 (2015).

Zengler, K. & Zaramela, L. S. A mikroorganizmusok társadalmi hálózata - az auxotrófiák hogyan alakítják az összetett közösségeket. Nat. Rev. Microbiol. 16., 383–390 (2018).

Zuñiga, C., Zaramela, L. & Zengler, K. A komplexitás tisztázása és az interakciók előrejelzése mikrobiális közösségekben. Mikrobás. Biotechnol. 10., 1500–1522 (2017).

Schellenberger, J. és mtsai. A sejtszintű anyagcsere mennyiségi előrejelzése kényszer-alapú modellekkel: a COBRA Toolbox v2.0. Nat. Protokoll. 6., 1290–1307 (2011).

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük a Zengler-, Varki- és Chang-lab minden tagjának a hasznos beszélgetéseket. A kutatást részben az Országos Egészségügyi Intézetek támogatták R01GM32373 számú díjjal (A.V.-nek), valamint a Nemzeti Tudományos Alapítvány támogatásával. IOS-1444435 (G. C.-nek). C.M. támogatta az USA Nemzeti Intézete (National Institute of Health, T32GM8806 támogatás) és egy kancellári kutatási kiválósági ösztöndíj (UCSD). F.A.-S. részben támogatta a Science Science Borders Without Bex 9254-13-7-Capes Brazil program.

Szerzői információk

Jelenlegi cím: Paulo de Goes Mikrobiológiai Intézet, Rio de Janeiro Szövetségi Egyetem, Rio de Janeiro, Brazília

Ezek a szerzők egyformán járultak hozzá: Livia S. Zaramela, Cameron Martino, Frederico Alisson-Silva.

Hovatartozások

Kaliforniai Egyetem Gyermekgyógyászati Osztálya, San Diego, Kalifornia, USA

Livia S. Zaramela, Cameron Martino, Cristal Zuñiga és Karsten Zengler

Bioinformatikai és rendszerbiológiai program, Kaliforniai Egyetem, San Diego, Kalifornia, USA

Orvostudományi és Sejt- és Molekuláris Orvostudományi Kar, Kaliforniai Egyetem, San Diego, Kalifornia, USA

Frederico Alisson-Silva, Sandra L. Diaz, Patrick Secrest és Ajit Varki

Glikobiológiai Kutató és Képző Központ, San Diego, Kalifornia, USA

Frederico Alisson-Silva, Sandra L. Diaz, Patrick Secrest és Ajit Varki

Skaggs Gyógyszerészeti és Gyógyszerésztudományi Egyetem, Kaliforniai Egyetem, San Diego, Kalifornia, USA

Steven D. Rees, Jianbo Huang, Dionicio Siegel és Geoffrey Chang

New England Biolabs, Ipswich, MA, USA

Léa Chuzel, Mehul B. Ganatra és Christopher H. Taron

Indulás a biomérnöki munkából, Kaliforniai Egyetem, San Diego, Kalifornia, USA

Center for Microbiome Innovation, Kaliforniai Egyetem, San Diego, Kalifornia, USA

A PubMed Google Scholar alkalmazásban is kereshet erre a szerzőre

Hozzájárulások

L.S.Z., C.M., F.A.-S., A.V. és K.Z. konceptualizálta a tanulmányt. L.S.Z., F.A.-S. és K.Z. írta a kéziratot valamennyi szerző hozzájárulásával. L.S.Z. és C.M. elvégezte és elemezte a mikrobioma kísérleteket. L.S.Z. és S.L.D. elvégezte az enzimatikus jellemzést. L.S.Z., F.A.-S. és P.S. végezte az állati munkát. S.D.R. elvégezte a fehérje expressziós és kristályosítási kísérleteket, segítették J.H. és D.S. C.Z. elvégezte a metabolikus modell elemzését. L.C., M.B.G. és C.H.T. elkészítette a foszmid könyvtárat és elvégezte a komposzt szialidáz aktivitás vizsgálatokat. C. H. T., G. C., A. V. és K.Z. forrásokat biztosított és felügyelte a tanulmányt.

Levelezési cím

Etikai nyilatkozatok

Versenyző érdekek

L.S.Z., C.M., F.A.-S., S.R., S.L.D., G.C., A.V. és K.Z. szabadalmi bejelentést nyújtottak be (függőben van a szám), amely azt állítja, hogy a Neial5Gc csökkentésére szialidázokat alkalmaznak.

További információ

A kiadó megjegyzése A Springer Nature semleges marad a közzétett térképeken és az intézményi kapcsolatokban szereplő joghatósági igények tekintetében.

Kiegészítő információk

Kiegészítő adatok, vita, ábra. 1–16., 1–5. Táblázat és hivatkozások.