Son zamanlarda, insan bağırsak mikrobiyotası, konak sağlığını desteklemedeki kritik rolü nedeniyle büyük ilgi görmüştür 1,2. Bu mikrobiyal topluluklar, konak kaynaklı bileşikleri metabolize ederek biyolojik olarak aktif metabolitler 1,2,3 üretir. Örneğin, günlük diyetimizde en bol bulunan doğal bileşikler arasında yer alan flavonoidler, esas olarak insan bağırsağında zayıf bir şekilde emilen O- veya C-glikozitler olarak bulunur4. Bununla birlikte, bağırsak mikrobiyotası bu glikozitleri ikincil glikozitler veya aglikonlar gibi daha biyoaktif türevlere dönüştürebilir, çözünürlüklerini azaltabilir ve emilimlerini artırabilir, böylece doğal formlarına kıyasla biyoaktivitelerini iyileştirebilir 5,6.
Tarihsel olarak, O-glikozitlerin hidroliz mekanizmaları kapsamlı bir şekilde incelenmiştir 7,8. CC glikozidik bağları ile karakterize edilen C-glikozitler, daha fazla kimyasal stabilite ve bölünmeye karşı direnç sergiler 9,10. Buna rağmen, bazı bağırsak bakterileri C-glikozitleri deglikosile etme yeteneğini geliştirmiştir11,12. 1988'de Hattori ve ark. ilk olarak bazı bağırsak bakterilerinin C-glikozitlerden glikosil gruplarını çıkarabildiğini gösterdi 13. Daha sonraki çalışmalar, bu aktiviteyi yapabilen ilk bakteri türünü izole etti ve C-glikozit parçalama mekanizmalarının daha fazla araştırılmasını sağladı14. Bununla birlikte, bugüne kadar, sadece sınırlı sayıda bağırsak bakteri suşu ve C-glikozit metabolize edici enzimler tanımlanmış ve karakterize edilmiştir 14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26. Son çalışmalar, PUE suşundaki deglikosilasyon puerarin (daidzein-8-C-glukozit) enzimlerinin (DgpA / B / C) iki aşamalı bir işlemle puerarin'i daidzein ve glikoza parçalayabildiğini göstermiştir: Bir Gfo / Idh / MocA ailesi oksidoredüktaz olan DgpA, puerarin'i 3 ''-okso-puerarin'e oksitler, bu daha sonra aglikon ve glikoz10'u elde etmek için DgpB / C kompleksinin aracılık ettiği bir β-eliminasyon reaksiyonuna girer, 26. Bununla birlikte, C-glikozit metabolize edici enzimlerin, özellikle DgpA/B/C sisteminin yapısal ve işlevsel özellikleri tam olarak anlaşılamamıştır ve bu alandaki araştırmaları ilerletmek için daha ileri metodolojilere, özellikle biyolojik ve kimyasal stratejilerin entegrasyonuna ihtiyaç vardır24.
Bu boşluğu gidermek için, insan bağırsak mikrobiyotası DgpA/B/C katalizli C-glikozit metabolik reaksiyonunu araştırmak için entegre multidisipliner yaklaşımlar kullanıyoruz. Bu reaksiyonda, DgpA, C-glikozitlerin glikosil oksidasyonunu katalize eder, ardından DgpB ve DgpC, oksitlenmiş C-glikozit ürünlerini10,26,27 spesifik olarak parçalayan bir DgpB/C kompleksi oluşturur. Önce DgpA ve DgpB/C'nin rekombinant ekspresyonu ve saflaştırılmasını ayrı ayrı gerçekleştirdik. Saflaştırılmış DgpA ve DgpB/C proteinleri daha sonra kristalize edildi ve üç boyutlu yapıları X-ışını kristalografisi ile belirlendi. Son olarak, birleştirilmiş LC-MS/MS ve NMR spektroskopisi27 aracılığıyla gerçekleştirilen kapsamlı metabolik ürün analizi ile tam DgpA/B/C enzim sistemini kullanarak C-glikozit bölünme fonksiyonunu yeniden oluşturduk. Bu yaklaşımlara dayanarak, DgpA / B / C enzim sistemi tarafından katalize edilen C-glikozit metabolizmasını inceledik.