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一项新究诘标明，肠谈细菌不错影响大脑中糖基化的分子模式（即卵白质上糖基的存在）。图片起原：Daniela Velasco Lozano/EMBL

通过给与一种新技巧来究诘碳水化合物如何修饰卵白质，科学家发现肠谈细菌不错影响大脑中的分子特征。

咱们的肠谈是数以万亿计细菌的家园，这些细菌对咱们的健康和疾病起着至关垂死的作用。海德堡欧洲分子生物学现实室（EMBL）的究诘东谈主员最近进行的一项究诘标明，这些肠谈细菌不错激勉咱们最垂死的器官之一——大脑的紧要分子变化。

这项究诘发表在《当然结构与分子生物学》杂志上，初度证实肠谈细菌不错影响大脑中卵白质的糖基化经过，糖基化是碳水化合物修饰卵白质的经过。这一冲破成绩于一种名为 DQGlyco 的新诞生方法，该方法使究诘东谈主员概况比以往更大限度、更精准地分析糖基化。

测量糖基化的新方法

卵白质是细胞的主力，亦然细胞的主要构成部分。另一方面，糖或碳水化合物是东谈主体的主要能量起原之一。然而，细胞也会哄骗糖对卵白质进行化学修饰，从而转换其功能。这被称为糖基化。

“糖基化会影响细胞之间的相连花样（粘附）、细胞的挪动花样（见地性），以致细胞之间的交流花样（调换），”该究诘的第一作家、Savitski 团队究诘科学家 Clément Potel 解释谈：“它与多种疾病的发病机制相干，包括癌症和神经元疾病。”

然而，糖基化一直以来都是一个家喻户晓的难究诘课题。细胞中唯有一小部分卵白质被糖基化，而浓缩糜掷多的糖基化卵白质用于究诘（这依然过称为“富集”）频频繁忙、腾贵且耗时。

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“到现在截止，还无法以系统性、定量性、高叠加性的花样开展此类究诘，”团队厚爱东谈主、高等科学家、海德堡欧洲分子生物学现实室卵白质组学中枢设施厚爱东谈主 Mikhail Savitski 示意：“这些是咱们通过新方法告捷克服的挑战。”

DQGlyco 使郁闷能化硅珠等易于获取且资本便宜的现实室材料，从生物样本中选定性富集糖基化卵白质，然后对其进行精准识别和测量。究诘东谈主员将该方法应用于小鼠脑组织样本，迪士尼彩乐园专注彩票识别出向上 150,000 种糖基化卵白质（“卵白质步地”），与之前的究诘比拟加多了 25 倍以上。

新方法的定量特质意味着究诘东谈主员不错比较和测量来自不同组织、细胞系、物种等的样本之间的各异。这也使他们概况究诘“微不雅异质性”的模式——卵白质的清除部分不错被好多（巧合是数百个）不同的糖基修饰的气候。

微不雅异质性最常见的例子之一是东谈主类的血型，红细胞中卵白质上不同糖基的存在决定了血型（A、B、O 和 AB）。这对决定一个东谈主输血给另一个东谈主的告捷率起着垂死作用。

新方法使团队概况在数百个卵白质位点上识别出这种微不雅异质性。“我以为微不雅异质性的大都存在是东谈主们一直假定的，但从未得到明确证实，因为你需要有糜掷的糖基化卵白质掩饰率能力作念出这一讲述。”该究诘的另一位第一作家、萨维茨基团队博士生 Mira Burtscher 说。

从肠谈到大脑

鉴于该方法的精准度和功效，究诘东谈主员决定用它来惩办一个悬而未决的生物知识题。他们与 EMBL 的 Michael Zimmermann 团队调解，接下来测试了肠谈微生物群是否对他们在大脑中不雅察到的糖基化特征有任何影响。Zimmermann 和 Savitski 都是 EMBL 微生物生态系统横向主题的一部分，该主题由 2022-26 年 EMBL 名目“从分子到生态系统”引入。

Potel 示意：“家喻户晓，肠谈微生物组不错影响神经功能，但其分子细节在很猛进程上仍不明晰。糖基化与好多经过相干，举例神经传递和轴突率领，因此咱们思测试这是否是肠谈细菌影响大脑分子通路的一种机制。”

情理的是，究诘小组发现，与“无菌小鼠”（即在无菌环境中助长的小鼠，体内和体表王人备莫得任何微生物）比拟，被不同肠谈细菌定植的小鼠大脑中的糖基化模式不同。这种变化模式在已知对神经功能（如见地处理和轴突助长）至关垂死的卵白质中尤为昭着。

该究诘的数据集通过一款新的专用应用法式向其他究诘东谈主员洞开。此外，该团队还思知谈这些数据是否可用于忖度糖基化位点，尤其是在不同物种中。为此，他们一直在使用机器学习方法，举例 AlphaFold——一款基于东谈主工智能的卵白质结构忖度用具，获取了 2024 年诺贝尔化学奖。

“通过用小鼠数据锻练模子，咱们不错启动忖度东谈主类糖基化位点的变异性，”欧洲分子生物学现实室 Savitski 和 Saez-Rodriguez 团队的博士后、该究诘的另一位第一作家 Martin Garrido 说谈：“这对究诘其他生物的东谈主来说非常有效，不错匡助他们识别他们感兴味的卵白质中的糖基化位点。”

究诘东谈主员还死力于于应用新方法来恢复更基本的生物知识题，并了解糖基化在细胞中发挥的功能作用。

参考文件：“哄骗深度定量糖基分析 (DQGlyco) 揭示卵白质糖基化能源学和异质性”迪士尼彩乐园3app，作家：Clément M. Potel、Mira Lea Burtscher、Martin Garrido-Rodriguez、Amber Brauer-Nikonow、Isabelle Becher、Cecile Le Sueur、Athanasios Typas、Michael Zimmermann 和 Mikhail M. Savitski，2025 年 2 月 10 日，《 当然结构与分子生物学》。DOI：10.1038/s41594-025-01485-w

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