近日由纽卡斯尔大学医学院的Amy J. Glenwright教授等研究人员在《自然》杂志上发表的一篇研究通过X射线晶体成像技术找到了人体肠道微生物群获取营养的结构基础，为肠道菌群共生提出了新的观点。
人类大肠中有高密度的肠道微生物群，即结肠微生物群，这些肠道菌群对人类的健康和营养非常重要。微生物群各成员在优势的革兰氏阴性拟杆菌门下生存是依赖于细菌自身降解食物中聚糖的能力，这些聚糖不能被宿主代谢。有些蛋白负责降解特定聚糖，编码这些蛋白的基因组成了共同调控的多糖利用位点，包括编码7种蛋白（SusA～SusG）的原型位点sus。聚糖降解主要发生在细胞内，并依赖于寡糖的摄入。寡糖的摄入通过一种外膜蛋白复合物来完成，这种外膜蛋白复合物由细胞外SusD样脂蛋白和跨膜的SusC样TonB依赖性转运蛋白组成。SusD样脂蛋白存在配体这一特征使SusC样蛋白区别于既往表征的TonB依赖性转运蛋白。许多肠道拟杆菌编码超过100对SusCD，其中大多数的功能未知，并且具有底物专一性。
为了阐明SusCD复合物获取底物的作用机制，研究人员利用X射线晶体成像技术确定了SusCD复合体的结构，明确了营养物质如何转运到细菌内部。分子动力学模拟和单通道电生理学揭示了一种“脚踏式垃圾桶”机制：SucC就像桶身（通道形成转运蛋白），而SucD就像上面的盖子（底物结合蛋白）；在无底物时，盖子打开，在捕获到底物以后，盖子关闭，底物通过桶身进入到细胞内。
这些数据为微生物群落成员的外膜营养导入机制提供了新的见解，这是了解人类-微生物共生的重要领域。这项研究也为以肠道微生物群为治疗靶点的疾病治疗提供了理论基础。（作者：马驰)
参考文献：Nature 2017;541:407-411