박테리아 아밀라아제는 질 미생물군집에 의한 글리코겐 분해를 가능하게 합니다.

Apr 15, 2024

자연 미생물학 8권, 1641~1652페이지(2023)이 기사 인용

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인간의 질 미생물군은 유산균에 의해 지배되는 경우가 많으며 보다 다양한 혐기성 미생물 군집으로의 전환은 건강 위험과 관련이 있습니다. 용해된 상피 세포에서 방출되는 글리코겐은 질 내 중요한 영양 공급원으로 여겨집니다. 그러나 질 박테리아가 글리코겐을 대사하는 메커니즘은 불분명하며 박테리아와 인간 효소가 모두 관련되어 있다는 증거가 있습니다. 여기서 우리는 글리코겐에서 아밀라아제가 결핍된 락토바실러스 크리스파투스(Lactobacillus 크리스파투스)의 성장을 지원하는 질 박테리아의 풀라나제(PulA 동족체)인 6개의 글리코겐 분해 효소(GDE)를 생화학적으로 특성화합니다. 우리는 pH 내성, 기질 선호도, 분해 생성물 및 억제 민감성의 변화를 밝힙니다. 질 미생물군집 데이터세트 분석에 따르면 이러한 효소는 모든 지역사회 상태 유형에서 발현됩니다. 마지막으로, 우리는 자궁경부질액에서 박테리아 및 인간 GDE의 존재와 활성을 확인합니다. 이 연구는 박테리아 GDE가 글리코겐 분해에 참여할 수 있음을 입증하여 질 미생물군을 형성할 수 있는 대사에 대한 통찰력을 제공합니다.

인간의 질 미생물총 내 세균 불균형은 건강에 좋지 않은 결과와 관련이 있습니다1. 박테리아 공동체 구성은 분류학적으로 다섯 가지 공동체 상태 유형(CST) 중 하나로 분류될 수 있습니다. CST I~III 및 V는 단일 종의 Lactobacillus인 L. 크리스파투스, L. gasseri, L. 이너스 및 L. jensenii가 각각 지배적입니다. 대조적으로, CST IV는 Gardnerella, Prevotella, Mobiluncus 종 및 낮은 수준의 Lactobacillus 종을 포함하여 다양한 혐기성 및 조건 혐기성 미생물 그룹으로 구성됩니다. 락토바실러스가 우세한 CST는 4.5 미만의 질 pH, 낮은 Nugent 점수 및 염증 감소3와 관련이 있는 반면, CST IV는 더 높은 pH와 HIV 감염4, 세균성 질염5 및 조산을 포함한 여러 가지 건강 후유증과 관련이 있습니다6. 그러나 CST IV는 건강한 히스패닉 및 흑인 여성에서 과도하게 나타나며 반드시 세균불균형을 나타내는 것은 아니라는 점에 유의하는 것이 중요합니다7. 전반적으로, 질 미생물군 구성만으로는 건강 결과를 예측하기에는 불충분하며 이 공동체에 대한 기계적인 이해를 얻으려면 질 박테리아 기능을 해독해야 한다는 것이 분명해졌습니다1.

숙주 관련 박테리아 군집의 구성과 안정성에 영향을 미치는 것으로 알려진 기능 중 하나는 글리코시드 가수분해효소에 의한 식이 또는 숙주 유래 공급원으로부터 탄수화물을 유리시키는 것입니다. 이는 인간 장내 미생물군 내에서 잘 확립되어 있지만8,9,10,11 질 환경에서의 탄수화물 대사는 잘 알려져 있지 않습니다. 질 샘플의 글리코겐 수준은 락토바실러스 우세 및 낮은 질 pH와 연관되어 있기 때문에 박리되고 용해된 상피 세포에서 방출된 글리코겐은 질 유산균의 집락화를 지원한다고 널리 알려져 있습니다. 그러나 최근까지 글리코겐에서 성장할 수 있는 질내 락토바실러스 분리물을 얻으려는 시도는 대체로 실패했으며15,16 질 박테리아가 이 탄소원에 접근하는지 여부와 방법에 대한 의문이 제기되었습니다.

글리코겐은 주기적인 α-1,6-글리코시드 가지를 갖는 α-1,4-글리코시드 결합 포도당 단위의 선형 사슬로 구성됩니다. 글리코겐의 대사에는 더 짧은 포도당 중합체(말토덱스트린)를 방출하기 위해 세포외 글리코시드 가수분해효소가 필요합니다. 여러 질 유산균은 성장을 위해 말토덱스트린을 사용하므로 질 환경의 비유산균 글리코시드 가수분해효소가 이러한 올리고당을 방출한다는 초기 가설로 이어집니다17. 자궁경부세척액 샘플(CVL)에서 인간 α-아밀라아제의 검출은 이 제안을 뒷받침할 수 있습니다17,18. 그러나 췌장과 타액선17에서 주로 생산되는 인간 아밀라아제가 생식기액에서 어떻게 발견되는지는 아직 확립되지 않았습니다.