近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所研究员赵圣国、王加启等开发建立了优势酶结构驱动的微生物群靶向功能调控方法，相关研究成果发表在国际期刊iMeta上。

微生物群落在各种生态系统中发挥着关键作用，尽管对微生物群落的种类和功能多样性进行了广泛研究，但调控靶向微生物功能的有效技术仍然有限。传统的微生物组调控方法，如广谱抗生素、益生菌或饮食干预，通常会导致非靶标微生物功能的意外扰动，并可能因脱靶效应产生不一致的结果，甚至对正常微生物生态系统产生负面影响。

优势酶结构驱动的微生物组靶向功能调控。中国农科院供图

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研究人员提出了一种创新方法，通过整合优势酶鉴定、蛋白质结构表征、抑制剂虚拟筛选和功能验证，实现对微生物组功能的精确调控。为了验证这一新方法，研究人员聚焦于奶牛瘤胃微生物脲酶对尿素分解的调控。

通过宏基因组分析，鉴定优势脲酶基因及其微生物基因组（MAG257），发现来自琥珀酸弧菌科新菌属，重建完整的脲酶基因簇与尿素代谢通路。通过冷冻电镜对脲酶催化亚基（UreC）进行结构分析，揭示了其活性位点的关键氨基酸，通过分子对接筛选鉴定到新型高效植物源脲酶抑制剂。

研究利用人工瘤胃模拟系统验证表明，脲酶抑制剂表小檗碱通过结合到脲酶活性中心阻碍尿素进入，从而降低尿素分解速度并提高氮利用率，阐明了脲酶抑制的结构学机制。该研究建立了结合结构生物学和虚拟筛选的技术体系，实现靶标微生物组功能的靶向调控。

该方法为微生物组工程及其在动物生产、人类健康、环境改善和生物技术中的广泛应用提供了有前景的工具。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/imt2.70032