腸道微生物與宿主之間互惠共生，密不可分，定植在宿主體內的共生微生物可以通過(guò)多種機制影響宿主生理與病理生理功能。其中，膽汁酸是溝通宿主與腸道微生物的關(guān)鍵信使分子。初級膽汁酸，如：膽酸（CA）和鵝去氧膽酸（CDCA）在人體肝臟中合成而來(lái)，并經(jīng)由膽囊進(jìn)入腸道，被腸道微生物代謝為脫氧膽酸（DCA）、石膽酸（LCA）等次級膽汁酸。膽汁酸可以通過(guò)調控法尼醇X受體（FXR）、膽汁酸G蛋白偶聯(lián)受體5(TGR5)、維生素D受體(VDR)等宿主受體，在宿主糖脂代謝、免疫應答等多個(gè)生理與病理生理過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因而受到了研究人員的廣泛關(guān)注。然而，目前腸道微生物對膽汁酸的修飾類(lèi)型還有待挖掘，不同膽汁酸與疾病調控的分子機制尚不明確，菌群膽汁酸代謝的生物合成通路解析仍是該領(lǐng)域的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

      該研究構建了基于點(diǎn)擊化學(xué)富集策略結合非靶向代謝組學(xué)方法的次級膽汁酸挖掘體系，發(fā)現腸道菌群對膽汁酸的全新修飾類(lèi)型—3-?；揎?；通過(guò)分離培養建構腸道菌株庫及大規模篩選，研究團隊發(fā)現單形擬桿菌（Bacteroides uniformis）是3-琥珀酰膽酸（3-sucCA）主要的腸道菌來(lái)源；通過(guò)基于活性的蛋白追蹤純化策略，研究團隊挖掘出3-sucCA合成酶——“BAS-suc”。最后，臨床隊列提示3-sucCA與代謝相關(guān)脂肪性肝炎（MASH）進(jìn)程呈顯著(zhù)的負相關(guān)性。研究團隊深入解析了3-sucCA在代謝性疾病的保護作用與分子機制，發(fā)現其通過(guò)菌群重塑—促進(jìn)益生菌嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）的生長(cháng)，改善腸屏障損傷，降低慢性低水平炎癥，從而逆轉小鼠的MASH表型。該研究為未來(lái)臨床治療代謝相關(guān)脂肪性肝炎（MASH）等代謝性疾病的潛在藥物開(kāi)發(fā)提供了基礎研究，為菌源膽汁酸的生物合成研究提供了新的方向，同時(shí)也為調控疾病的腸道菌源酶挖掘研究提供了新范式。

該研究建立了一套菌源膽汁酸挖掘體系，利用該挖掘體系，研究團隊通過(guò)分子網(wǎng)絡(luò )分析發(fā)現了一系列包含?；男滦途茨懼?。通過(guò)大規模糞便菌群發(fā)酵液分離與化學(xué)合成比對，研究團隊在膽酸所包含的3個(gè)可發(fā)生?；磻牧u基位點(diǎn)（3位、7位、12位）中，確認所有的新型菌源膽汁酸其?；恢枚及l(fā)生在3位上。最后，研究團隊在菌群、小鼠、人群三個(gè)維度系統地檢測了新型膽汁酸的豐度及流行率，這些?；懼釓V泛存在，可能存在一定的生理作用。在評估新型膽汁酸的豐度及流行率過(guò)程中，3-琥珀酰膽酸（3-sucCA）在健康志愿者糞便樣本中表現出了最高的豐度與流行率。為探索3-sucCA的主要腸道菌來(lái)源，研究團隊收集了3-sucCA豐度最高的健康志愿者的糞便樣本，通過(guò)分離培養建構腸道菌株庫、大規模菌株篩選、小鼠定植檢測實(shí)驗確認了單形擬桿菌（Bacteroides uniformis）在體外或體內都存在3-sucCA合成能力。

      為探索單形擬桿菌中負責3-sucCA生物合成的關(guān)鍵酶，研究團隊通過(guò)大腸桿菌過(guò)表達實(shí)驗檢驗了單形擬桿菌中所有的16種注釋為?；D移酶的基因，然而這些候選基因都沒(méi)有產(chǎn)3-sucCA的活性。接下來(lái)，研究團隊以單形擬桿菌裂解液粗酶反應為基礎，通過(guò)基于活性的蛋白純化與鑒定方法，逐步根據裂解液>80%硫酸銨蛋白沉淀> 疏水相互作用色譜（HIC）> 離子交換色譜（IEC）層層純化，最終利用蛋白質(zhì)譜分析揭示出118個(gè)候選蛋白。團隊通過(guò)異源表達實(shí)驗將以上118個(gè)蛋白全部進(jìn)行一一驗證，發(fā)現只有過(guò)表達一個(gè)被注釋為β-內酰胺酶的蛋白A7UYF6可以使大腸桿菌獲得產(chǎn)3-sucCA的能力。進(jìn)一步地，研究團隊通過(guò)基于CRISPR-Cas系統的厭氧菌基因敲除實(shí)驗、近緣同屬菌株過(guò)表達實(shí)驗、以及純酶體外酶促實(shí)驗驗證了該酶負責3-sucCA的生物合成，并將該酶命名為“BAS-suc”。

      通過(guò)質(zhì)譜成像技術(shù)（DESI-MSI）、體外生長(cháng)曲線(xiàn)測定以及一系列動(dòng)物實(shí)驗發(fā)現：3-sucCA作為一種局限于腸腔的代謝物，可以通過(guò)重塑腸道菌群，尤其是促進(jìn)嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）的生長(cháng)，來(lái)改善MAFLD疾病中顯著(zhù)受損的腸道屏障，增加黏膜厚度及杯狀細胞數量，進(jìn)而阻礙MAFLD疾病進(jìn)程。而敲除菌株的動(dòng)物實(shí)驗也說(shuō)明：?jiǎn)涡螖M桿菌對MAFLD的改善作用完全依賴(lài)3-sucCA的生成。以上結果在臨床隊列中也得到驗證，研究團隊招募了55名經(jīng)活檢的MAFLD病人與21名對照人群隊列，發(fā)現糞便中3-sucCA含量隨著(zhù)MAFLD疾病進(jìn)程逐步降低，且與疾病相關(guān)指（ALT/AST）等呈顯著(zhù)負相關(guān)。這些結果揭示了3-sucCA作為新型菌源膽汁酸通過(guò)菌群互作改善MAFLD的新范式。