A single sulfatase is required to access colonic mucin by a gut bacterium

粘蛋白 聚糖 拟杆菌 粘液 细菌 硫酸酯酶 拟杆菌 糖蛋白 生物化学 生物 微生物学 化学 生态学 遗传学
作者
Ana S. Luís,Chunsheng Jin,Gabriel Vasconcelos Pereira,Robert W. P. Glowacki,Sadie R. Gugel,Shaleni Singh,Dominic P. Byrne,Nicholas A. Pudlo,James A. London,Arnaud Baslé,Mark Reihill,Stefan Oscarson,Patrick A. Eyers,Mirjam Czjzek,Gurvan Michel,Tristan Barbeyron,Edwin A. Yates,Gunnar C. Hansson,Niclas G. Karlsson,Alan Cartmell,Eric C. Martens
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:598 (7880): 332-337 被引量:78
标识
DOI:10.1038/s41586-021-03967-5
摘要

Humans have co-evolved with a dense community of microbial symbionts that inhabit the lower intestine. In the colon, secreted mucus creates a barrier that separates these microorganisms from the intestinal epithelium1. Some gut bacteria are able to utilize mucin glycoproteins, the main mucus component, as a nutrient source. However, it remains unclear which bacterial enzymes initiate degradation of the complex O-glycans found in mucins. In the distal colon, these glycans are heavily sulfated, but specific sulfatases that are active on colonic mucins have not been identified. Here we show that sulfatases are essential to the utilization of distal colonic mucin O-glycans by the human gut symbiont Bacteroides thetaiotaomicron. We characterized the activity of 12 different sulfatases produced by this species, showing that they are collectively active on all known sulfate linkages in O-glycans. Crystal structures of three enzymes provide mechanistic insight into the molecular basis of substrate specificity. Unexpectedly, we found that a single sulfatase is essential for utilization of sulfated O-glycans in vitro and also has a major role in vivo. Our results provide insight into the mechanisms of mucin degradation by a prominent group of gut bacteria, an important process for both normal microbial gut colonization2 and diseases such as inflammatory bowel disease3.
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