לאחרונה מיקרוביוטת המעי האנושית זכתה לתשומת לב רבה בזכות תפקידה החיוני בתמיכה בבריאות המארח 1,2. קהילות מיקרוביאליות אלה מטבוליות תרכובות שמקורן במארח, ומייצרות מטבוליטים פעילים ביולוגית 1,2,3. לדוגמה, פלבנואידים, בין התרכובות הטבעיות הנפוצות ביותר בתזונה היומית שלנו, קיימים בעיקר כגליקוזידים O- או C, אשר בעצמם נספגים בצורה גרועה במעיים האנושיים4. עם זאת, מיקרוביוטת המעיים יכולה להפוך את הגליקוזידים הללו לנגזרות ביו-אקטיביות יותר, כגון גליקוזידים משניים או אגליקונים, להפחית את מסיסותם ולשפר את ספיגתם, ובכך לשפר את הפעילות הביולוגית שלהם בהשוואה לצורתם המקורית 5,6.
מבחינה היסטורית, מנגנוני ההידרוליזה של O-glycosides נחקרו בהרחבה 7,8. ה-C-גליקוזידים, המאופיינים בקשרים הגליקוזידיים C-C שלהם, מציגים יציבות כימית ועמידות רבה יותר בפני מחשוף 9,10. למרות זאת, חיידקי מעיים מסוימים פיתחו את היכולת לדה-גליקוזילט C-גליקוזידים 11,12. בשנת 1988, האטורי ועמיתיו הראו לראשונה כי חיידקי מעיים מסוימים יכולים להסיר קבוצות גליקוזיל מ-C-גליקוזידים13. מחקרים מאוחרים יותר בודדו את זן החיידקים הראשון המסוגל לפעילות זו, מה שאפשר חקירה נוספת של מנגנוני הדבקה של C-glycoside14. עם זאת, עד כה זוהו ואופיינו רק מספר מוגבל של זני חיידקי מעיים ואנזימים מטבוליים של C-גליקוזיד 14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26. מחקרים אחרונים הראו כי אנזימי הדגליקוזילציה puerarin (daidzein-8-C-glucoside) (DgpA/B/C) בזן PUE מסוגלים לבקע את puerarin לדאידזין וגלוקוז באמצעות תהליכים דו-שלביים: DgpA, אוקסידורדוקטאז ממשפחת Gfo/Idh/MocA, מחמצן את הפוארארין ל-3''-oxo-puerarin, אשר לאחר מכן עובר תגובת חיסול β המתווכת על ידי קומפלקס DgpB/C כדי להניב את האגלקון והגלוקוז 10, 26. עם זאת, המאפיינים המבניים והתפקודיים של אנזימים מטבוליים של C-glycoside, במיוחד מערכת DgpA/B/C, נותרו לא מובנים במלואם, ויש צורך במתודולוגיות מתקדמות יותר, במיוחד שילוב של אסטרטגיות ביולוגיות וכימיות, כדי לקדם את המחקרבתחום זה.
כדי להתמודד עם פער זה, אנו משתמשים בגישות רב-תחומיות משולבות כדי לחקור את התגובה המטבולית של מיקרוביוטת המעי האנושית DgpA/B/C. בתגובה זו, DgpA מזרז את חמצון הגליקוזיל של C-גליקוזידים, ולאחר מכן, DgpB ו-DgpC יוצרים קומפלקס DgpB/C המבקע באופן ספציפי את תוצרי ה-C-גליקוזיד המחומצנים 10,26,27. תחילה ביצענו ביטוי רקומביננטי וטיהור של DgpA ו-DgpB/C בנפרד. לאחר מכן התגבשו חלבוני DgpA ו-DgpB/C המטוהרים, והמבנים התלת-ממדיים שלהם נקבעו על ידי קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן. לבסוף, בנינו מחדש את פונקציית המחשוף C-glycoside באמצעות מערכת האנזימים השלמה DgpA/B/C, עם ניתוח מטבולי מקיף שנערך באמצעות ספקטרוסקופיה משולבת LC-MS/MS ו-NMR27. בהתבסס על גישות אלה, חקרנו את חילוף החומרים של C-glycoside המזורז על ידי מערכת האנזים DgpA/B/C.