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新的方法可以有效地控制肠道微生物群落的功能

研发家 | 2025-04-28

近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所研究员赵圣国、王加启等开发建立了优势酶结构驱动的微生物群靶向功能控制方法，相关研究成果在国际期刊iMeta上公布。

微生物群落在各种生态系统中发挥着关键作用。虽然对微生物群落的类型和功能多样性进行了广泛的研究，但调节靶向微生物功能的有效技术仍然有限。广谱抗生素、益生菌或饮食干扰等传统的微生物群调节方法通常会导致非靶向微生物功能的意外干扰，可能会因脱靶效应而产生不一致的结果，甚至对正常的微生物生态系统产生不利影响。

研究人员通过整合优势酶识别、蛋白质结构表征、抑制剂虚拟筛选和功能验证，提出了完成微生物组功能精确控制的创新方法。为了验证这种新方法，研究人员专注于调节乳牛瘤胃微生物脲酶对尿素分解的控制。

通过对宏基因组的分析，发现琥珀酸弧菌科的新菌属来识别优势脲酶基因及其微生物基因组(MAG257)，重建完整的脲酶基因簇和尿素代谢通道。脲酶催化亚基通过冷冻电子显微镜(UreC)对其活性位点的关键氨基酸进行结构分析，通过分子对接选择鉴定为新型高效植物源脲酶抑制剂。

根据人工瘤胃模拟系统的验证，尿素酶抑制剂表中的尿素通过与尿素酶活性中心的结合阻碍尿素的进入，从而降低尿素分解率，提高氮利用率，并阐明尿素酶抑制的结构学机制。研究建立了结构生物学和虚拟筛选相结合的技术体系，以实现靶向微生物组功能的靶向调节。

该方法为微生物组工程及其在动物生产、人体健康、环境改善和生物技术中的广泛应用提供了有前途的工具。

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