基因功能的发现可能有助于预防肾结石

普渡大学(Purdue University)的一项研究显示，在大肠杆菌和其他细菌中发现的一种基因功能可能会导致一种益生菌，从而预防最常见的肾结石。

草酸是一种存在于我们吃的几乎所有植物中的酸性化学物质，人体细胞不能代谢它，所以我们从食物中吸收的任何草酸都必须从体内排出。当草酸盐在肾脏中达到高浓度时，就会形成草酸钙尿结石。大约80%的肾结石是由不可溶物组成的吗草酸钙。

生物化学助理教授T. Joseph Kappock和他的研究团队在研究醋杆菌的基因时发现了这一发现。醋杆菌是一种无害的细菌，通常被用来将葡萄酒转化为醋。醋酸杆菌，它通常生活在植物组织卡波克说，在酸性条件下，大多数细菌都很容易被杀死。

研究人员正在寻找除醋酸(醋中的酸)之外的其他酸，这种细菌可以代谢。

卡波克说:“当我们意识到大肠杆菌与醋酸杆菌具有相同的基因结构时，我们非常兴奋。”他的研究结果发表在该杂志上《公共科学图书馆•综合》。

卡波克和博士生埃尔伍德·a·马林斯和凯利·l·沙利文发现，醋杆菌和大肠杆菌都含有一种以前不为人知的功能酶，即大肠杆菌中的YfdE。

DNA测序已经确定了每个细菌的相关基因，但对其功能的了解甚少。

当我们看到细菌基因组通过DNA测序，我们无法知道生物体中的许多蛋白质的作用，”卡波克说。“我把它比作知道一辆汽车有一个内燃机。你不知道是印地车还是柴油卡车。DNA测序告诉我们，这种生物有一个内燃引擎，但我们不知道它是干什么的，也不知道它能做什么。”

许多其他细菌也有相同的基因，但似乎无法利用它们。

卡波克说:“胃肠道中的一些细菌会吃草酸，我们认为我们知道草酸是如何起作用的。”“但我们不知道为什么有那么多的其他动物被草酸盐杀死，尽管它们拥有似乎能够保护它们的基因。草酸是一种很难分解的物质。它是一种非常稳定的分子，很难分解。处理它的酶非常专门化，似乎与正常的细菌代谢途径没有明显的联系。”

研究人员根据一种预感，YfdE酶可能使用草酸盐，确定了哪些化学物质是由YfdE酶处理的。他们的研究结果将草酸降解与细菌代谢的核心联系起来。

指定YfdE的功能可能有助于识别有益细菌，这些细菌可以作为人类胃肠道中的益生菌制剂，以减少肾结石形成的风险。超过5%的美国人患有肾结石，肾结石会导致疼痛的尿路阻塞。

“如果我们了解了哪些细菌需要降解草酸，那么我们可能就有了更好的方法来识别能够降解草酸的菌株，从而抑制饮食摄入。草酸”他说。“有可能细菌他们设计自己来为我们做这件事。”

卡波克说，基因组测序信息将加快搜索速度。

“因为我们已经弄清楚了基因产物的作用，我们将能够在任何生物体中找到它，并锁定那些可能有益的，”他说。

研究人员使用x射线晶体学来确定YfdE酶最重要的区域。

卡波克说，这些信息还有其他用途。对微生物代谢的绘图和重新编程感兴趣的科学家和工程师现在知道了另外一个基因产物的作用。

他说:“我们解开的这一谜题将有助于其他人理解其他新陈代谢网络。”

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