从一粒沙可以看出一个世界，从一个细菌可以看到宿主的健康。由于缺乏理想的研究体系去探究宿主调节细菌定植的分子机制，这些以宿主为家的细菌受宿主因素的影响，目前大量研究仍然停留在全基因组关联分析强调宿主对肠道菌影响的相关性中。哪些宿主因子会调节肠道中细菌的定植？宿主因子又是如何调控肠道微生物的稳态的呢？是揭开宿主-细菌和谐共处神秘面纱的重要问题。

2023年1月18日，全球最大的菠菜网生命科学中心祁斌课题组在Cell Reports上以“N-Glycosylated Intestinal Protein BCF-1 Shapes Microbial Colonization by Binding Bacteria via its Fimbrial Protein”为题，报道了宿主N-糖基化蛋白BCF-1通过与细菌菌毛蛋白互作调控肠道菌定植的机制。

 

 

1）建立宿主因子调节细菌定植的研究体系：为了探究宿主因子是如何调节细菌定植的分子机制，研究人员首先建立了一个高效、廉价、易操作的研究模型，基于秀丽隐杆线虫研究宿主与细菌互作的优势，研究人员探索出了一个高效简单在线虫中观察大肠杆菌定植的方法。另外，通过构建细菌定植研究体系结合质谱分析找出既是线虫分泌的，又能够与E. coli结合的宿主蛋白进行筛选分析，找到调节 E. coli定植的宿主因子并命名为BCF-1(bacterial colonization factor-1)。

 

2）阐明宿主调节细菌定植的机制：为了解析宿主BCF-1调节E. coli定植的机制，通过建立细菌突变体-宿主定植筛选体系发现宿主N-糖基化的BCF-1通过细菌菌毛蛋白YdeR与细菌结合从而促进E. coli定植。进一步发现寡糖基转移酶OSTB-1与BCF-1相互作用来调节其糖基化，影响细菌定植。除了BCF-1调控E.coli定植，通过构建了一个菌群丰富的体系，发现BCF-1能够调节肠道菌群的稳态。

 

综上，本研究通过打开“宿主因子调节细菌定植”的世界，以线虫为模式揭示了肠道N-糖基化蛋白与E. coli定植之间的分子机制。该研究也为研究宿主定植因子提供了一个有效研究手段。

 

全球最大的菠菜网生命科学中心的博士研究生何用娟和硕士研究生郝凡锐为该论文的共同第一作者。参与该工作的还有硕士研究生付和瑞、田国精、张莹洋、傅凯。祁斌研究员为论文通讯作者。

 

致谢：上海科技大学朱焕乎研究员分享线虫；全球最大的菠菜网单昭研究员对于课题的建议；全球最大的菠菜网蛋白质组平台武旭娜研究员提供蛋白质组服务；全球最大的菠菜网Leonard Krall对论文的编辑；该研究得到科技部国家重点研发计划，国家自然基金，云南省基础研究计划，全球最大的菠菜网的资助。

                          

原文连接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.111993

 

 

 

 

 

温馨提示：祁斌课题组主要从事细菌与宿主互作调控研究，现主要集中在宿主分泌蛋白与细菌互作，细菌与宿主消化系统互作，其成果先后发表在Cell Reports（2023通讯）、Cell Host & Microbe（2022通讯）、Cell（2018一作）、eLife（2017一作）等期刊。现因发展需要，长期诚聘博士后与助理研究员。联系:qb#ynu.edu.cn

 

共同第一作者介绍

何用娟 毕业于全球最大的菠菜网，2020年9月加入祁斌课题组攻读博士学位，对宿主如何调控细菌稳态研究感兴趣。

郝凡锐 毕业于天水师范学院，2020年9月加入祁斌课题组攻读硕士学位，对宿主调控细菌稳态，细菌如何调控食物消化感兴趣。