推荐理由
人体肠道微生物（HGM）具有一套用于捕获和降解不同多糖的复杂精确的系统。在肠道微生物中，多形拟杆菌是拟杆菌属的代表种属，是多糖降解最好的菌种，在医药和食品工业中具有潜在的益生菌应用前景。本文作者综述了多形拟杆菌的多糖降解体系和降解途径，继而提出了研究人类肠道细菌降解多糖的途径的技术路线，同时还对新型多糖或低聚糖药物、微生物药物和个性化营养的发展前景进行了展望。
主要观点
多形拟杆菌产生的CAZymes比其他报道的已测序菌株都要多，HGM编码的CAZymes能将多种多糖降解为单糖。CAZy数据库将酶分为4类：糖苷水解酶(GHs)、多糖裂解酶(PLs)、碳水化合物酯酶和糖基转移酶，其中GHs和PLs在多糖骨架的降解中起重要作用，GHs通过水分子插入来水解糖苷键，而PLs通过消除机制裂解多糖。根据测序的结果，多形拟杆菌包括种GHs和15种PLs，所以多形拟杆菌具有广泛的多糖底物。
多形拟杆菌基因组的18%基因编码的酶与运输、分解和调节多糖有关，分解特定多糖的基因聚集在一个被定义为PUL的区域，正常情况下，PULs的表达水平很低，但当多形拟杆菌靶向与特定的多糖时，相应的PULs迅速上调倍以上。淀粉利用系统（Sus）是第一个被研究和表征的PUL，随后Foley等人提出了类SUS系统来描述其他多糖的利用。PULs的特征是相邻的基因对编码一个TonB依赖的外膜转运蛋白（SusCH）和一个相关的糖结合蛋白（SusDH）。PUL编码的功能成分包括表面多糖结合蛋白（SGBPs）、SusCH/SusDH转运蛋白、周质和表面CAZymes以及调节蛋白，这些蛋白协同作用才赋予多形拟杆菌降解特定多糖的能力。
大多数多糖都可以被多形拟杆菌代谢，包括从简单的葡聚糖到高度复杂的鼠李半乳糖醛酸-II(RG-ⅠI)，作者给出了一个分析特定多糖降解途径的技术路线，第一步是在微量培养基中将目标多糖和多形拟杆菌共培养，然后通过转录分析鉴定与多糖特异性利用相关的PULs，接下来对预测到的CAZymes进行重组表达，并用多糖衍生的寡糖来测定这些酶的活性，然后进行蛋白质细胞定位的相关实验，最后利用多形拟杆菌突变体来验证这些酶在特定多糖降解中的作用。
淀粉是人类饮食中不可或缺的一部分，根据淀粉在人体肠道中的消化和吸收速度，将淀粉分为快速消化淀粉（RDS）、缓慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）。RS目前作为一种益生元，对预防结直肠癌、肥胖等疾病具有一定的作用。Sus是第一个被描述的PUL，其中涉及编码SusGFEDCBAR的8个基因簇(BT-)。首先，SGBPs(SUSE、SusF)与底物结合，附近的SusG作用于支链淀粉的骨架，使其在细菌表面降解为麦芽寡糖。SusD作用于初级降解产物，并通过依赖于TonB的β-Barrel蛋白SusC将它们运输到周质中。当SusD与底物结合时，关键调节蛋白SusR被激活，以调节多形拟杆菌对支链淀粉的利用。淀粉出现在周质中时，外切α-1,6-葡聚糖酶SusA起到了去分枝的作用，并将分枝降解成葡萄糖。支链淀粉主链被外切α-1，4-葡聚糖酶SusB降解为葡萄糖。最后，葡萄糖通过内膜蛋白转运到细胞质，发酵成单链脂肪酸、氨基酸和其他代谢物。
鼠李半乳糖醛酸聚糖-Ⅰ（RG-Ⅰ）是植物组织中含量丰富的多糖，具有抑制肿瘤细胞增值和迁移、胃保护和抗高血糖的活性。RG-Ⅰ的骨架是一个二糖重复单位α-1，2-鼠李糖(Rha)-α-1，4-D-半乳糖醛酸(GALA)。以RG-Ⅰ为唯一碳源培养多形拟杆菌时，有一个含有17个基因(BT-)的PUL(RG-ⅠPul)显著上调，多形拟杆菌对RG-Ⅰ的降解起始过程受表面内切酶(BT)的调控，BT作用于RG-Ⅰ的骨架，产生粗寡糖混合物，突变掉BT多形拟杆菌无法在RG-Ⅰ上生长，表明BT对多形拟杆菌必不可少。与多形拟杆菌利用其他多糖不同，两个SusCH/SusDH对(BT/BT和BT/BT)共同作用将低聚糖运输到周质。在周质中，去分支酶开始降解低聚糖。BT和BT可以去除RG-Ⅰ低聚糖的GALA残基，胞外降解得到2dp和≥4dp的RG-Ⅰ寡糖。α-半乳糖苷酶BT能释放骨架上的α-半乳糖糖取代基。酯酶BT能去除RG-Ⅰ骨架上的乙酰基，BT突变体会显著影响多形拟杆菌对RG-Ⅰ的利用效率。BT可以释放葡萄糖醛酸(GLCA)取代基的β-D-葡萄糖醛酸酶活性。通过BT、BT和BT这三种外切-β-1，4-半乳糖苷酶的协同作用，半乳聚糖装饰从主干上释放出来。周质PLs(BT、BT)进一步将RG-Ⅰ寡糖降解成较小的片段。BT可以作用于与鼠李糖单元相连的RG-Ⅰ寡糖。BT只能作用于脱枝后的低聚糖主链被。RG-Ⅰ专一性的α-D-半乳糖醛酸酶(BT和BT)、RG-Ⅰ专一性的GHα-L-鼠李糖苷酶(BT)和D-GalAp-α-1，2-L-Rhap二糖专一性的a-D-半乳糖醛酸酶(BT)的连续协同作用使RG-Ⅰ主链降解为单糖。HTCS(BT)通过与D-4，5GalA-α-1，2-Rha-a-1，4-Gala-a-1，2-Rha结合来激活RG-ⅠPUL。最后，生成的单糖进入细胞进行进一步新陈代谢。
硫酸软骨素(CS)、硫酸皮肤素(DS)和透明质酸(HA)都属于糖胺聚糖(GAG)，GAG的降解是由胞外多糖裂解酶BT启动的。SUCC/SUSD系统(BT、BT)进口原油降解产物。请(BT、BT、BT)裂解CS、DA和HA，生成不饱和双糖。但BT偏爱HA。不饱和双糖与HTCS结构域(BT)结合并激活相关基因的转录。硫酸化修饰是GAG的主要特征，是发挥多种生物活性的结构基础。2S硫酸酯酶BT、6S硫酸酯酶BT和4S硫酸酯酶BT在B.thetaiotaomicron对硫酸化底物的降解中起着关键作用。BT和BT从双糖中释放出硫酸基。然而，exo-6-O-硫酸酯酶BT与寡糖或单糖硫酸盐的释放有关，这通常发生在降解的最后一步(Ulmer等人。年)。值得注意的是，BT降解调节剂的活化低聚糖配体(不饱和双糖)的活性远低于参与降解的其他酶的活性。这一现象也存在于其他复杂多糖(如RG-II)的降解过程中。
Figure1.ThemainpolysaccharidesdegradedbyB.thetaiotaomicronand
