人体胃肠道中的微生物对人体健康和疾病有显著影响，这种肠道微生物组与多种特征和状况有关。最近的研究表明，肠道微生物组通过迷走神经直接与人脑相连，两者之间存在密切联系。其他最新研究表明，肠道微生物组中的细菌可以触发大脑中的分子变化。这项发表在《自然结构与分子生物学》上的研究描述了一种过程，在该过程中，肠道细菌似乎会影响人类脑蛋白的修饰，这种修饰称为糖基化，即蛋白质被标记上碳水化合物基团。
在这项研究中，科学家们使用了一种他们创建的方法——DQGlyco，以大规模和高分辨率研究糖基化。该方法揭示了在有或没有肠道微生物的情况下饲养的小鼠大脑蛋白质糖基化模式之间的差异。糖基化可以改变蛋白质的功能，进而改变细胞。这个过程可以影响细胞粘附（细胞彼此附着）、细胞运动或信号传导。
“它参与了几种疾病的发病机制，包括癌症和神经性疾病，”该研究的第一作者、EMBL海德堡的高级研究员米哈伊尔·萨维茨基实验室的研究员克莱门特·波泰尔（Clément Potel）指出。
然而，研究糖基化一直具有挑战性，因为糖基化蛋白质通常在细胞中含量较低。
通过DQGlyco，研究人员能够在小鼠模型中测量和鉴定糖基化蛋白质。他们鉴定了超过150,000个被糖基化修饰的蛋白质，比以往任何研究都多约25倍。借助此工具，科学家可以更准确地比较不同细胞和组织中的糖基化情况。
该技术足够精密，可以揭示微异质性，其中数百种不同的糖基可能修饰蛋白质上的一个位点。例如，人类血型是由红细胞上的不同糖基决定的。现在，可以在许多背景下研究微异质性。
“我认为微异质性的广泛存在是人们一直假设但从未明确证明的东西，因为你需要有足够的糖基化蛋白质覆盖率才能做出这样的陈述，”该研究的共同作者、萨维茨基实验室的研究生米拉·布尔茨彻（Mira Burtscher）表示。
研究人员发现，正常小鼠大脑中的蛋白质糖基化模式与在无菌环境中饲养且没有微生物组的小鼠（所谓的无菌小鼠）不同。这些糖基化差异在与认知和神经元生长相关的蛋白质中尤为明显。
现在，研究人员正在使用机器学习工具分析糖基化数据，以预测人类蛋白质糖基化位点的变化。
资料来源：欧洲分子生物学实验室，《自然结构与分子生物学》
(全文结束)
