普林斯顿科学家发现口腔和肠道微生物可以使抗糖尿病药物失活

阿卡波糖是一种常用的抗糖尿病药物，通过抑制分解复杂碳水化合物的人体酶来帮助控制血糖水平。现在，普林斯顿大学研究员 Mohamed Donia 实验室的新研究表明，口腔和肠道中的一些细菌可以使阿卡波糖失活，并可能影响该药物的临床性能及其对人类微生物组细菌成员的影响。这篇论文发表在网上和 2021 年 12 月 2 日的《自然》杂志上。

“许多研究清楚地表明，人类微生物组，即生活在人体内部和表面的微生物的集合，可以影响我们的健康、疾病以及对各种治疗干预措施的反应能力。然而，仍然相对罕见的是在分子和机械水平上定义这种影响的情况——这正是我们在这项研究中打算做的事情，”普林斯顿大学分子生物学系副教授穆罕默德多尼亚说。

阿卡波糖最初是从生活在土壤中的细菌中分离出来的。这些细菌会分泌阿卡波糖来阻碍环境中其他类型细菌的生长，从而使自己具有竞争优势。天然细菌版本和药物阿卡波糖都抑制α-葡萄糖苷酶，这是人类和细菌表达的酶，可将复杂的糖类分解成可以代谢为能量的形式。

但是产生阿卡波糖的细菌也表达了一种解毒剂——一种叫做阿卡波糖激酶的酶，可以修饰阿卡波糖，使其失去活性。由研究生 Jared Balaich (Ph.D. 2021) 领导的 Donia 及其同事假设，灭活阿卡波糖的能力可能不仅限于土壤细菌，也可能被人类微生物群落中的细菌所利用。

在与 Donia 合作的研究软件工程师 Abhishek Biswas 的帮助下，该团队搜索了人类微生物组的 DNA 序列，以确定他们预测会灭活阿卡波糖的酶。“我们的搜索确定了 70 个可能相关的基因，”Balaich 说。

为了探索这些新发现的基因的作用，研究人员合成了选定基因子集的 DNA 序列，并纯化了九种产生的酶。进一步的研究表明，除了一种测试酶外，所有酶的功能都与阿卡波糖激酶相似，并在试管中阻断了阿卡波糖的活性。

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