Lactobacillus axidophilusは栄養植物のグルコシドを代謝し、生物活性植物化学物質を外部化する

治療的に活性なグリコシル化植物化学物質は、人間の食事で遍在しています。ヒト腸内微生物叢（HGM）は、これらの化合物の生物活性を調節し、その結果、宿主の生理学と微生物叢の組成に影響を与えます。人間の健康に大きな影響を与えているにもかかわらず、この相互作用の主要なプレーヤーと基盤となるメカニズムは特徴付けられていません。ここでは、小さな芳香族アグリコンを所持しているモノおよびディグルコシル栄養植物グリコシド（PG）のラクトバチルスアシドフィルスの成長を示します。転写分析により、宿主相互作用遺伝子のアップレギュレーションが明らかになり、リントランスフェラーゼ系（PTS）トランスポーターとホスホ-β-グルコシダーゼをそれぞれコードする2つの遺伝子座を特定しました。これらの輸送および加水分解遺伝子を不活性化すると、PGの成長が廃止または大幅に減少し、PGSの異なるグループに対する遺伝子座の特異性が確立されました。細胞内デグルコシル化に続いて、PGのアグリコンは外部化され、宿主による吸収または他の微生物叢の分類群によるさらなる修飾のために利用可能になります。PG利用遺伝子座は、これらの化合物の汎用性のある成長と相関して、L。Acidophilusおよび密接に関連するLactobacilliで保存されています。テストされたPGの成長は、他の生態学的ニッチからの対応者よりも、人間の腸乳酸菌の方が一般的であると思われました。L. acidophilusの成長をサポートしたPGSは、他の一般的なHGM株によって不十分に利用されています。植物化学物質は、HGMとヒト宿主に重要な影響を与える可能性が高い。何千もの治療活性植物由来の化合物が、茶やワインなどのベリー、果物、ナッツ、飲み物に広く存在している。これらの化合物の生物活性と生物学的利用能は、通常グリコシル化されていますが、ヒト腸内の微生物生物変換によって変化します。驚くべきことに、人間の健康に対するこの代謝ファセットの重要性にもかかわらず、腸内微生物群集によるPGの生物変換についてはほとんど知られていない。私たちの研究は、Lactobacillus axidophilusおよび関連するヒト腸乳酸菌による、関連性と治療的に活性なPGの代謝経路に関する最初の分子洞察を提供します。この分類群は、選択したPGのグルコシド部分を代謝し、それらのアグリコンを外部化することに熟達しています。この研究は、食事性PGの生物変換における乳酸菌の重要な役割を強調し、人間の腸内微生物叢のメンバーによる代謝に分子洞察を導き出すためのフレームワークを提示します。

Therapeutically active glycosylated phytochemicals are ubiquitous in the human diet. The human gut microbiota (HGM) modulates the bioactivities of these compounds, which consequently affect host physiology and microbiota composition. Despite a significant impact on human health, the key players and the underpinning mechanisms of this interplay remain uncharacterized. Here, we demonstrate the growth of Lactobacillus acidophilus on mono- and diglucosyl dietary plant glycosides (PGs) possessing small aromatic aglycones. Transcriptional analysis revealed the upregulation of host interaction genes and identified two loci that encode phosphotransferase system (PTS) transporters and phospho-β-glucosidases, which mediate the uptake and deglucosylation of these compounds, respectively. Inactivating these transport and hydrolysis genes abolished or severely reduced growth on PG, establishing the specificity of the loci to distinct groups of PGs. Following intracellular deglucosylation, the aglycones of PGs are externalized, rendering them available for absorption by the host or for further modification by other microbiota taxa. The PG utilization loci are conserved in L. acidophilus and closely related lactobacilli, in correlation with versatile growth on these compounds. Growth on the tested PG appeared more common among human gut lactobacilli than among counterparts from other ecologic niches. The PGs that supported the growth of L. acidophilus were utilized poorly or not at all by other common HGM strains, underscoring the metabolic specialization of L. acidophilus These findings highlight the role of human gut L. acidophilus and select lactobacilli in the bioconversion of glycoconjugated phytochemicals, which is likely to have an important impact on the HGM and human host.IMPORTANCE Thousands of therapeutically active plant-derived compounds are widely present in berries, fruits, nuts, and beverages like tea and wine. The bioactivity and bioavailability of these compounds, which are typically glycosylated, are altered by microbial bioconversions in the human gut. Remarkably, little is known about the bioconversion of PGs by the gut microbial community, despite the significance of this metabolic facet to human health. Our work provides the first molecular insights into the metabolic routes of diet relevant and therapeutically active PGs by Lactobacillus acidophilus and related human gut lactobacilli. This taxonomic group is adept at metabolizing the glucoside moieties of select PG and externalizes their aglycones. The study highlights an important role of lactobacilli in the bioconversion of dietary PG and presents a framework from which to derive molecular insights into their metabolism by members of the human gut microbiota.