肠道微生物酶BilR将胆红素还原为尿胆原
BilR is a gut microbial enzyme that reduces bilirubin to urobilinogen
Article，2024-01-03，Nature Microbiology，[IF 28.3]
DOI：https://doi.org/10.1038/s41564-023-01549-x
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41564-023-01549-x
第一作者：Brantley Hall
通讯作者：Brantley Hall，Xiaofang Jiang（江晓芳）
主要单位：美国国家图书馆，国立卫生研究院
- 引言 -
为什么尿液是黄色的？这样一个日常的生物现象，竟然长期得不到解释。科学家们知道尿液的黄色来自于身体清除旧红细胞的方式。红细胞通常在大约120天后到达其生命周期的末端，并在肝脏中被降解。这个过程的一个副产品叫做胆红素。胆红素在人体及其肠道菌群中的代谢对人体健康至关重要，因为血清胆红素过量会导致黄疸甚至神经损伤。将胆红素还原为尿胆原的细菌酶是这一途径的关键步骤，确是未知的。
2024年1月3日，美国国立卫生研究院的江晓芳课题组在《自然微生物学》（影响因子：28）的研究论文中发现并验证了肠道微生物酶BilR是将胆红素还原为尿胆原的关键酶。尿胆原会自发降解为尿胆素，这就是我们所熟悉的黄色的由来。
- 摘要 -
在这项研究中，研究人员利用生化分析和比较基因组学识别出BilR是一种肠道微生物来源的胆红素还原酶，可以将胆红素还原为尿胆原。他们通过识别BilR序列中的关键氨基酸残基，将BilR与类似的还原酶区分开来，并发现BilR主要由厚壁菌编码。在分析人体肠道微生物组时，研究人员发现在健康成人体内BilR近乎普遍存在，但在炎症性肠病患者和婴儿体内的存在率较低，尤其是在最容易发生黄疸的头几个月。这一发现阐明了肠道微生物在胆红素代谢中的作用，凸显了肝肠轴在维持胆红素稳态中的重要性。
- 结果 -
研究人员通过实验筛选和基因组分析，首先识别出一个候选的胆红素还原酶基因为bilR。
BilR的表达足以使大肠杆菌获得将胆红素还原为尿胆原的能力。
通过结构预测和序列分析，研究人员确定BilR中与其他同源酶不同的关键氨基酸残基，实验证明这些残基对胆红素还原活性至关重要，支持bilR基因对应的族群为胆红素还原酶。
在分析人体肠道微生物组时，研究人员发现bilR在健康成人体内近乎普遍存在，但在婴儿和炎症性肠病患者中存在率较低，尤其是在婴儿最容易发生黄疸的前几个月。
参考文献
Hall, B., Levy, S., Dufault-Thompson, K. et al. BilR is a gut microbial enzyme that reduces bilirubin to urobilinogen. Nat Microbiol 9, 173–184 (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01549-x
- 通讯作者简介 -
PROFILE
江晓芳
美国国家图书馆
研究员
江晓芳课题组隶属于美国国家图书馆（National Library of Medicine）内部的院内研究项目（Intramural Research Program），位于美国首都华盛顿郊区的国立卫生研究院（National Institutes of Health, NIH）Bethesda校区。该课题组致力于运用计算和大数据方法研究细菌、微生物与疾病和健康之间的关系。该课题组在生物信息学领域享有良好的学术声誉。课题组负责人江晓芳博士曾以第一作者或通讯作者身份发表过30余篇高水平论文，发表在包括Science、iMeta、Nature Microbiology、Molecular Biology and Evolution、Genome Biology等杂志上。课题组的研究成果得到了广泛认可，论文被引用4000余次，H指数为22，i10-index为27。
课题组常年招收对生物信息学感兴趣和有研究热情的博士后。如果您也想加入我们，一起研究和探索肠道菌群酶的奥秘，欢迎与我们联系：
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