腸内微生物バクテロイド科の必須ペクチンメチルエステラーゼの生化学的機能を確認する

ペクチンは、ヒト腸内微生物叢の主要な食事栄養源です。顕著な腸内微生物バクテロイドセタイオタオミクロンは、最近、複雑なペクチンラムノガラクロナン-II（RG-II）の代謝に不可欠なペクチンメチルエステラーゼの新しいファミリーの創立メンバー（BT1017）をコードすることが示されました。しかし、この家族の生化学的および構造的な知識は不足しています。ここでは、BT1017が、リンゴジュースからの炭水化物抽出物の成長中にBT1017欠失変異体（ΔBT1017）によって生成されたRG-I由来のオリゴ糖ΔBT1017OligoBの代謝に重要であることを示しました。酵素、質量分析、およびNMRアプローチの組み合わせを使用したΔBT1017OligoBの構造分析により、それがビメチル化非アオリゴ糖（GLCA-β1,4-（2-O-Me-Xyl-α1,3）-FUC-α1,4-であることが明らかになりました。（GALA-β1,3）-RHA-α1,3-API-β1,2-（ARAF-α1,3） - （GALA-α1,4）-GALA）RG-IIバックボーンとそのサイドチェーンの成分を含む。BT1017の触媒モジュールは、いくつかのαヘリックスで挟まれた中央のねじれた10本鎖βシートで構成されるα/β-ヒドラーゼfoldを採用することを示しました。これは、主に右利きのβヘリックタンパク質であるペクチンメチルエステラーゼの新しいfoldを構成します。バイオインフォマティック分析により、ファミリーは、バクテロイドやPrevotellaを含むヒト腸内微生物叢の顕著な属のシーケンスによって支配されていることが明らかになりました。B. thetaiotaomicronの人間の腸への適応の基礎。

Pectins are a major dietary nutrient source for the human gut microbiota. The prominent gut microbe Bacteroides thetaiotaomicron was recently shown to encode the founding member (BT1017) of a new family of pectin methylesterases essential for the metabolism of the complex pectin rhamnogalacturonan-II (RG-II). However, biochemical and structural knowledge of this family is lacking. Here, we showed that BT1017 is critical for the metabolism of an RG-II-derived oligosaccharide ΔBT1017oligoB generated by a BT1017 deletion mutant (ΔBT1017) during growth on carbohydrate extract from apple juice. Structural analyses of ΔBT1017oligoB using a combination of enzymatic, mass spectrometric, and NMR approaches revealed that it is a bimethylated nonaoligosaccharide (GlcA-β1,4-(2-O-Me-Xyl-α1,3)-Fuc-α1,4-(GalA-β1,3)-Rha-α1,3-Api-β1,2-(Araf-α1,3)-(GalA-α1,4)-GalA) containing components of the RG-II backbone and its side chains. We showed that the catalytic module of BT1017 adopts an α/β-hydrolase fold, consisting of a central twisted 10-stranded β-sheet sandwiched by several α-helices. This constitutes a new fold for pectin methylesterases, which are predominantly right-handed β-helical proteins. Bioinformatic analyses revealed that the family is dominated by sequences from prominent genera of the human gut microbiota, including Bacteroides and Prevotella Our re-sults not only highlight the critical role played by this family of enzymes in pectin metabolism but also provide new insights into the molecular basis of the adaptation of B. thetaiotaomicron to the human gut.