Субекти

Резюме

Опции за достъп

Абонирайте се за Journal

Получете пълен достъп до дневник за 1 година

само 4,60 € на брой

Всички цени са нетни цени.
ДДС ще бъде добавен по-късно при плащане.

Наем или покупка на статия

Получете ограничен или пълен достъп до статии в ReadCube.

Всички цени са нетни цени.

чревните

Наличност на данни

Данните за секвениране, подкрепящи констатациите от това проучване, са достъпни под номер за присъединяване PRJNA505660. Рентгенови кристалографски данни, подкрепящи констатациите от това проучване, са депозирани в RCSB (Research Collaboratory for Structural Bioinformatics) Protein Data Bank (кодове за присъединяване: 6MRX, 6MRV, 6MYV и 6MNJ).

Наличност на код

Кодът, използван за генериране на цифрите и за статистически анализ, може да бъде достъпен от съответния автор при поискване.

Препратки

Hall, A. B., Tolonen, A. C. & Xavier, R. J. Генетични вариации на човека и чревния микробиом при заболяване. Нат. Преподобни Genet. 18., 690–699 (2017).

Mann, N. Диетично постно червено месо и човешка еволюция. Евро. J. Nutr. 39, 71–79 (2000).

Etemadi, A. et al. Смъртност от различни причини, свързани с месото, хемовото желязо, нитратите и нитритите в проучването на NIH-AARP за диета и здраве: кохортно проучване на населението. BMJ 357, 1–11 (2017).

Alisson-Silva, F., Kawanishi, K. & Varki, A. Човешки риск от заболявания, свързани с приема на червено месо: анализ на съвременните теории и предложена роля за метаболитно включване на нечовешка сиалова киселина. Мол. Аспекти Med. 51, 16–30 (2016).

Samraj, A. N. et al. Червеният гликан, получен от месо, насърчава възпалението и прогресията на рака. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 112, 542–547 (2015).

Tangvoranuntakul, P. et al. Човешко поемане и включване на имуногенна нечовешка диетична сиалова киселина. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 100, 12045–12050 (2003).

Samraj, A. N., Laubli, H., Varki, N. & Varki, A. Участие на нечовешка сиалова киселина в човешкия рак. Отпред. Онкол. 4, 1–13 (2014).

Varki, A. Уникално човешко развитие на генетиката и биологията на сиаловата киселина. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 107, 8939–8946 (2010).

Dhar, C., Sasmal, A. & Varki, A. От „серумна болест“ до „ксенозиалит“: минало, настояще и бъдещо значение на нечовешката сиалова киселина Neu5Gc. Отпред. Имунол. 10, 807 (2019).

Almagro-Moreno, S. & Boyd, E. F. Катаболизмът на сиалова киселина предоставя конкурентно предимство на патогенните Вибрион холера в червата на мишката. Инфектирайте. Имун. 77, 3807–3816 (2009).

McDonald, N. D., Lubin, J.-B., Chowdhury, N. & Boyd, E. F. Сиаловите киселини, получени от домакин, са важен хранителен източник, необходим за оптимална бактериална годност in vivo. MBio 7, e02237–15 (2016).

Lewis, A. L. & Lewis, W. G. Приемащи сиалогикани и бактериални сиалидази: мукозна перспектива. Клетка. Микробиол. 14., 1174–1182 (2012).

Kawanishi, K. et al. Специфична за човешкия вид загуба на CMP-н-ацетилневраминова киселина хидроксилаза засилва атеросклерозата чрез вътрешни и външни механизми. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 116, 16036–16045 (2019).

Banda, K., Gregg, C. J., Chow, R., Varki, N. M. & Varki, A. Метаболизъм на гръбначни аминозахари с н-гликолилови групи: механизми, залегнали в стомашно-чревното включване на ксено-автоантигена на нечовешката сиалична киселина н-гликолилиураминова киселина. J. Biol. Chem. 287, 28852–28864 (2012).

Almagro-Moreno, S. & Boyd, E. F. Прозрения за еволюцията на катаболизма на сиаловата киселина сред бактериите. BMC Evol. Biol. 9, 118 (2009).

Almagro-Moreno, S. & Boyd, E. F. Бактериален катаболизъм на неулозонова (сиалова) киселина и фитнес в червата. Чревни микроби 1, 45–50 (2010).

Li, J. & McClane, B. A. NanI сиалидазата може да подпомогне растежа и оцеляването на Clostridium perfringens щам F4969 в присъствието на сиалирани макромолекули гостоприемник (муцин) или Caco-2 клетки. Инфектирайте. Имун. 86, e00547–17 (2018).

Tailford, L. E. et al. Откриването на вътремолекулни транс-сиалидази в човешката чревна микробиота предполага нови механизми на адаптация на лигавицата. Нат. Общ. 6, 7624 (2015).

Kim, S., Oh, D. B., Kang, H. A. & Kwon, O. Характеристики и приложения на бактериалните сиалидази. Приложение Микробиол. Биотехнол. 91, 1–15 (2011).

Juge, N., Tailford, L. & Owen, C. D. Sialidases от чревни бактерии: мини-преглед. Biochem. Soc. Транс. 44, 166–175 (2016).

Chokhawala, H. A., Yu, H. & Chen, X. Изследвания за специфичност на субстрата с висока производителност на сиалидази чрез използване на хемоензимно синтезирани сиалозидни библиотеки. Chembiochem 8, 194–201 (2007).

Huang, Y. L., Chassard, C., Hausmann, M., Von Itzstein, M. & Hennet, T. Катаболизмът на сиаловата киселина води до чревно възпаление и микробна дисбиоза при мишки. Нат. Общ. 6, 8141 (2015).

Hedlund, М. и сътр. н-дефицит на гликолилиураминова киселина при мишки: последици за човешката биология и еволюция. Мол. Клетка. Biol. 27, 4340–4346 (2007).

Дейвид, Л. А. и сътр. Диетата бързо и възпроизводимо променя микробиома на човешките черва. Природата 505, 559–563 (2014).

Flint, H. J., Scott, K. P., Duncan, S. H., Louis, P. & Forano, E. Микробно разграждане на сложни въглехидрати в червата. Чревни микроби 3, 289–306 (2012).

Magnúsdóttir, S. et al. Генериране на метаболитни реконструкции в мащаб на геном за 773 члена на човешката чревна микробиота. Нат. Биотехнол. 35, 81–89 (2017).

Huang, L. et al. DbCAN-seq: база данни за въглехидратно-активния ензим (CAZyme) последователност и анотация. Нуклеинови киселини Res. 46, D516 – D521 (2018).

Owen, C. D. et al. Разкриване на специфичността и механизма на разпознаване на сиаловата киселина от симбионта на червата Ruminococcus gnavus. Нат. Общ. 8, 2196 (2017).

Inoue, S. et al. Уникална сиалидаза, която разцепва връзката Neu5Gcα2 → 5-OglycolylNeu5Gc: сравнение на нейната специфичност с тази на три микробни сиалидази към четири димера на сиалова киселина. Biochem. Biophys. Рез. Общ. 280, 104–109 (2001).

Davies, L. R. L. et al. Метаболизъм на гръбначни амино захари с н-гликолилови групи: устойчивост на α2-8-свързани н-гликолилиураминова киселина до ензимно разцепване. J. Biol. Chem. 287, 28917–28931 (2012).

Smits, S. A. et al. Сезонно колоездене в чревния микробиом на ловците-събирачи на Хадза от Танзания. Наука 357, 802–805 (2017).

Schnorr, S. L. et al. Чревен микробиом на ловеца-събирачи от Хадза. Нат. Общ. 5, 3654 (2014).

Wood, P. L., Khan, M. A. & Moskal, J. R. Неврохимичен анализ на аминокиселини, полиамини и карбоксилни киселини: GC – MS количествено определяне на производни на tBDMS с помощта на амонячна положителна химическа йонизация. J. Chromatogr. Б. 831, 313–319 (2006).

Bolger, A. M., Lohse, M. & Usadel, B. Trimmomatic: гъвкав тример за данни за последователността на Illumina. Биоинформатика 30, 2114–2120 (2014).

Edgar, R. C. Търсене и групиране на порядъци по-бързо от BLAST. Биоинформатика 26, 2460–2461 (2010).

Langmead, B. & Salzberg, S. L. Бързо подравняване на пропуснатата черта с Bowtie 2. Нат. Методи 9, 357–359 (2012).

Magoč, T. & Salzberg, S. L. FLASH: бързо регулиране на дължината на кратките четения за подобряване на сглобките на генома. Биоинформатика 27, 2957–2963 (2011).

Nurk, S., Meleshko, D., Korobeynikov, A. & Pevzner, P. A. MetaSPAdes: нов универсален метагеномичен асемблер. Геном Res. 27, 824–834 (2017).

Kang, D. D., Froula, J., Egan, R. & Wang, Z. MetaBAT, ефективен инструмент за точно възстановяване на единични геноми от сложни микробни съобщества. PeerJ 3, e1165 (2015).

Parks, D. H., Imelfort, M., Skennerton, C. T., Hugenholtz, P. & Tyson, G. W. CheckM: оценка на качеството на микробните геноми, възстановени от изолати, единични клетки и метагеноми. Геном Res. 25, 1043–1055 (2015).

Aziz, R. K. et al. RAST сървърът: бързи анотации, използващи технологията на подсистемите. BMC геном. 9, 75 (2008).

Li, Y. et al. Идентифициране на селективни инхибитори срещу човешката цитозолна сиалидаза NEU2 чрез проучвания за специфичност на субстрата. Мол. Биосист. 7, 1060–1072 (2011).

Bill Cai, T., Lu, D., Landerholm, M. & Wang, P. G. Sialated diazeniumdiolate: нов донор на азотен оксид, активиран от сиалидаза. Org. Lett. 6, 4203–4205 (2004).

Ercégovic, T. & Magnusson, G. Високо стереоселективно α-сиалилиране. Синтез на GM3-захарид и бис-сиалова киселина. J. Org. Chem. 60, 3378–3384 (1995).

Numata, M., Sugimoto, M., Shibayama, S. & Ogawa, T. Пълен синтез на хематозид, α-NeuGc- (2 → 3) -β-Gal- (1 → 4) -β-Glc- ( 1 → 1) -Cer. Въглехидрати. Рез. 174, 73–85 (1988).

Battye, T. G. G., Kontogiannis, L., Johnson, O., Powell, H. R. & Leslie, A. G. W. iMOSFLM: нов графичен интерфейс за обработка на дифракционно изображение с MOSFLM. Acta Crystallogr. д 67, 271–281 (2011).

Еванс, П. Мащабиране и оценка на качеството на данните. Acta Crystallogr. д. 62, 72–82 (2006).

Уин, М. Д. и сътр. Общ преглед на пакета CCP4 и текущите разработки. Acta Crystallogr. д. 67, 235–242 (2011).

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

Adams, P. D. et al. PHENIX: цялостна базирана на Python система за разтвор на макромолекулна структура. Acta Crystallogr. д 66, 213–221 (2010).

Emsley, P., Lohkamp, ​​B., Scott, W. G. & Cowtan, K. Характеристики и развитие на Coot. Acta Crystallogr. д 66, 486–501 (2010).

Moriarty, N. W., Grosse-Kunstleve, R. W. & Adams, P. D. Работна маса за изграждане на електронни лиганди и оптимизация (eLBOW): инструмент за генериране на координати на лиганда и задържане. Acta Crystallogr. д 65, 1074–1080 (2009).

Tan, J., Zuniga, C. & Zengler, K. Разплитащи се взаимодействия в микробни общности - от съвместни култури до микробиоми. J. Microbiol. 53, 295–305 (2015).

Zengler, K. & Zaramela, L. S. Социалната мрежа от микроорганизми - как ауксотрофите оформят сложни общности. Нат. Rev. Microbiol. 16., 383–390 (2018).

Zuñiga, C., Zaramela, L. & Zengler, K. Изясняване на сложността и прогнозиране на взаимодействията в микробни общности. Микроб. Биотехнол. 10, 1500–1522 (2017).

Schellenberger, J. et al. Количествено прогнозиране на клетъчния метаболизъм с модели, базирани на ограничения: COBRA Toolbox v2.0. Нат. Проток. 6, 1290–1307 (2011).

Благодарности

Благодарим на всички членове на Zengler-, Varki- и Chang-lab за полезни дискусии. Изследванията бяха подкрепени отчасти от Националните здравни институти с награда № R01GM32373 (на А.В.) и от Националната научна фондация с награда №. IOS-1444435 (към G.C.). СМ. беше подкрепено с безвъзмездни средства от Националния здравен институт, САЩ (NIH grant no. T32GM8806) и от стипендия на Chancellor’s Research Excellence Scholarship (UCSD). F.A.-S. беше частично подкрепена от Програма Наука без граници Bex 9254-13-7-Capes Brazil.

Информация за автора

Настоящ адрес: Институт по микробиология на Пауло де Гоес, Федерален университет в Рио де Жанейро, Рио де Жанейро, Бразилия

Тези автори са допринесли еднакво: Ливия С. Зарамела, Камерън Мартино, Фредерико Алисон-Силва.

Принадлежности

Катедра по педиатрия, Калифорнийски университет, Сан Диего, Калифорния, САЩ

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

Програма по биоинформатика и системна биология, Калифорнийски университет, Сан Диего, Калифорния, САЩ

Катедра по медицина и клетъчна и молекулярна медицина, Калифорнийски университет, Сан Диего, Калифорния, САЩ

Фредерико Алисон-Силва, Сандра Л. Диас, Патрик Секрест и Аджит Варки

Център за изследвания и обучение по гликобиология, Сан Диего, Калифорния, САЩ

Фредерико Алисон-Силва, Сандра Л. Диас, Патрик Секрест и Аджит Варки

Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Калифорнийски университет, Сан Диего, Калифорния, САЩ

Стивън Д. Рийс, Джианбо Хуанг, Дионисио Сигел и Джефри Чанг

New England Biolabs, Ipswich, MA, САЩ

Леа Чузел, Мехул Б. Ганатра и Кристофър Х. Тарон

Катедра по биоинженерство, Калифорнийски университет, Сан Диего, Калифорния, САЩ

Център за микробиомни иновации, Калифорнийски университет, Сан Диего, Калифорния, САЩ

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Вноски

L.S.Z., C.M., F.A.-S., A.V. и К.З. концептуализира проучването. L.S.Z., F.A.-S. и К.З. написа ръкописа с принос от всички автори. L.S.Z. и C.M. извърши и анализира микробиомните експерименти. L.S.Z. и S.L.D. извърши ензимната характеристика. L.S.Z., F.A.-S. и P.S. изпълняваше работата с животните. S.D.R. извърши експерименти с експресия на протеини и кристализация, подпомаган от J.H. и D.S.C.Z. извърши анализ на метаболитния модел. L.C., M.B.G. и C.H.T. конструира фосмидната библиотека и извърши тестове за активност на компост сиалидаза. C.H.T., G.C., A.V. и К.З. осигури ресурси и ръководи проучването.

Автора за кореспонденция

Етични декларации

Конкуриращи се интереси

L.S.Z., C.M., F.A.-S., S.R., S.L.D., G.C., A.V. и К.З. са подали заявка за патент (висящ номер), която твърди, че използването на сиалидази за намаляване на Neu5Gc.

Допълнителна информация

Бележка на издателя Springer Nature остава неутрален по отношение на юрисдикционните претенции в публикувани карти и институционални принадлежности.

Допълнителна информация

Допълнителна информация

Допълнителни данни, дискусия, фиг. 1–16, таблици 1–5 и справки.