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Aging Cell丨田烨/白洋团队合作发现多种土壤微生物衍生分子延缓宿主衰老

BioArt · 公众号 · 生物 · 2024-11-22 08:37

正文

肠道微生物种类数量繁多，其包含的基因组数量超过人类基因组的150倍，对宿主健康和生理功能至关重要【1, 2】。微生态失衡可能导致多种疾病，如消化系统疾病、心血管疾病及神经系统疾病，并加速衰老进程【3】。近年来，通过调控肠道菌群（如益生菌补充、粪菌移植）干预健康的研究受到广泛关注。然而，由于活菌定殖及移植相关风险，微生物直接干预在实际应用中存在较大挑战。因此，探索微生物源分子调控宿主健康和衰老的机制成为重要的研究方向。

2024年11月19日，中国科学院遗传与发育生物学研究所田烨课题组与北京大学白洋团队合作，在Aging Cell杂志在线发表题为The soil Mycobacterium sp. Promotes Health and Longevity through Different Bacteria-derived Molecules in Caenorhabditis elegans的研究论文。该研究揭示了拟南芥根系微生物Mycobacterium sp.衍生的三类活性分子（多糖类、糖基化修饰型肽聚糖和极性脂类物质）可通过多种机制延缓宿主衰老，并改善线虫相关的衰老生理指标。

田烨课题组利用秀丽隐杆线虫 (Caenorhabditis. elegans) 作为模型，依托拟南芥根系微生物资源库【4】(由白洋研究员于2015年创建)，筛选出多种土壤微生物延缓线虫衰老 (图一)。其中，分枝杆菌属Mycobacterium sp. Root265延寿效果最为显著，能够提升线虫运动能力、维持肠道屏障完整性、延缓神经退行性变化标志物BAS-1 (指征多巴胺和五羟色胺生成) 的衰退，并改善蛋白质稳态。进一步遗传分析表明，Root265的抗衰老效应依赖转录因子DAF-16和SKN-1的调控。

图一: 多种土壤微生物延缓线虫衰老

通过生化分离和鉴定，研究发现Root265菌株衍生的三类活性物质——多糖类 (Polysaccharides, PSs)、阿拉伯半乳聚糖修饰型肽聚糖 (Arabinogalactan peptidoglycan, AGP) 以及极性脂类 (Polar lipids)，均能够不同程度延长线虫寿命。进一步研究表明，PSs的抗衰老作用依赖DAF-16因子，而AGP和Polar lipids则通过独立于DAF-16的途径发挥功能。更重要的是，这三种分子在共同作用下具有协同效果，可显著延长线虫寿命并改善健康指标 (图二)。

图二: Mycobacterium sp. Root265菌株衍生的三类活性物质均显著延长线虫寿命

本研究揭示了多种土壤微生物及其衍生活性分子在抗衰老中的关键作用，进一步强调微生物源物质作为衰老干预潜在的价值。研究为微生物-宿主相互作用机制提供了新视角、并为抗衰老物质开发及微生物资源筛选奠定了理论基础。

该研究由中国科学院遗传与发育生物学研究所田烨课题组与北京大学白洋团队共同完成。田烨课题组已出站博士后刘莉萌及博士生郝旭昇为论文的共同第一作者，刘莉萌博士、白洋研究员及田烨研究员为共同通讯作者。

田烨课题组博士后招聘：

田烨课题组致力于线粒体稳态维持与衰老机制研究，相关成果已发表于Cell, Nature Cell Biology, Developmental Cell, Science Advances, Nature Communications, Cell Reports等国际学术期刊。课题组长为国家杰出青年科学家基金获得者，荣获“科学探索奖”等多项殊荣。

现诚邀具有小鼠模型或细胞生物学研究背景的优秀博士毕业生加入团队。

有意者请投递简历。

简历投递（有意者请将个人简历等材料发至）：

https://jinshuju.net/f/ZqXwZt或扫描二维码投递简历

原文链接：

http://doi.org/10.1111/acel.14416

制版人：十一

参考文献

1 Nicholson, J. K., Holmes, E. & Wilson, I. D. Gut microorganisms, mammalian metabolism and personalized health care. Nat Rev Microbiol 3, 431-438 (2005). https://doi.org:10.1038/nrmicro1152

2 Dodd, D. et al. A gut bacterial pathway metabolizes aromatic amino acids into nine circulating metabolites. Nature 551, 648-652 (2017). https://doi.org:10.1038/nature24661

3 Hou, K. et al. Microbiota in health and diseases. Signal Transduct Target Ther 7, 135 (2022). https://doi.org:10.1038/s41392-022-00974-4

4 Bai, Y. et al. Functional overlap of the Arabidopsis leaf and root microbiota. Nature 528, 364-369 (2015). https://doi.org:10.1038/nature16192

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