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研究进展

江南大学沐万孟教授团队：人乳低聚糖最主要的核心结构乳-N-四糖的健康效应和生物合成的最新进展

时间：2023-03-08 来源：

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近日，江南大学沐万孟教授团队在国际期刊Critical Reviews in Food Science and Nutrition ( IF 11.208 )发表题为“Recent progress in health effects and biosynthesis of lacto N tetraose the most dominant core structure of human milk oligosaccharide”的论文。

摘要

母乳低聚糖 (HMO) 是一组在母乳中含量丰富的复合碳水化合物，已被公认为对婴儿健康至关重要的功能性生物分子。乳糖N-四糖 (LNT) 是最丰富的 HMO 成员之一，也是 HMO 最主要的核心结构。LNT 的有前途的生理作用已得到充分证明，包括益生元特性、抗粘附抗菌活性和抗病毒作用。它的安全性已经过评估，并且已作为功能性成分在商业上添加到婴儿配方奶粉中。由于 LNT 的巨大商业重要性，人们越来越关注其高效的生物生产。特别是基于代谢工程的微生物合成在大规模生产LNT方面显示出明显的优势。本综述包含有关 LNT 的生理效应、安全性评估和生物合成的最新进展的重要信息。

图像

图1 母乳低聚糖的基本结构

图2 LNT 合成的多种酶促途径

图3 LNT 在大肠杆菌中的生物合成途径及代谢工程学策略

前景

HMOs 对健康的影响已得到广泛认可。一些保健组织已被认为是安全的，并被允许在商业上添加到婴儿配方奶粉中。LNT 是商业化应用的 HMOs 之一，其生理效应和生物合成受到广泛关注。与2′-FL 和 LNnT 这两种商业化应用的 HMOs相比，LNT 的生理效应研究较少。对其生理效应的各个方面以及潜在的分子机制还有待进一步研究。这些研究对其工业应用具有一定的指导意义。微生物经代谢工程学合成被认为是大规模生产 LNT 最有效的方法。确定了 β1,3-半乳糖转移酶(β1,3-GalT)从 LNTri II 到 LNT 的半乳糖转移反应是微生物合成的限制性步骤。然而，只有三种 β1,3-半乳糖转移酶被报道能够产生 LNT。因此，需要更努力的来筛选特异性的 β1,3-半乳糖转移酶，以产生高效率的 LNT。另外，β1,3-GalT 的晶体结构尚未得到解决，限制了对 β1,3-GalT 的结构-功能关系的理解和合理设计。提高 β1,3-GalT 的比活性、催化效率、可溶性表达和底物特异性等性能，必将成为未来研究的热点。有益的 β1,3-GalT 将显著有助于提高 LNT 生产力。核苷酸糖供体的供应对微生物合成 HMO 至关重要。因此，可以考虑对 UDP-Gal 供应增强进行系统研究，以间接提高 LNT 生产率。在外排工程方面已经做了一些尝试，以增强前体 LNTri II 的细胞内积累和改善 LNT 的合成。然而，潜在的 LNT 出口商仍未确定。通过对 LNT 出口体的外排工程研究，可以有效地在细胞外泵入生成的 LNT，从而减轻反馈抑制，提高 LNT 滴度。

文章链接：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10408398.2023.2175197

责任编辑：唐长波、鲍雅倩

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