A species of bacterium in the human gut helps to bestow cancer-fighting abilities on members of the Brassicafamily such as broccoli and cabbage (seen here with other vegetables). Credit: Getty
植物和肠道菌群代谢GSs的途径不同。十字花科植物可通过黑芥子酶水解GSs为活性ITC从而参与植物的化学防御（图1A）。植物黑芥子酶通常在烹饪过程中变性，肠道菌群会将GSs转化为生物活性ITC。为了验证Bacteroides thetaiotaomicron (Bt ) 菌株将GSs转化为ITC的能力，作者培养了不同人类Bt 相关分离株，在培养基中添加glucotropaeolin (BGS, a GS with a benzyl moiety)，并以半胱氨酸作为还原剂，通过LC-MS/MS检测BITC-cys（图1B）。Bt 菌株在丰富的培养基中显示出可变的GS代谢（图1C），表明GS和非GS代谢的Bt 菌株的相对丰度可能是宿主体内ITC产生个体间差异的原因。
图1. Activation of Glucosinolates (GSs) to Isothiocyanates (ITCs) by Microbial Myrosinases
尽管Bt 的生长不受ITC产生的抑制，但ITC对某些菌株具有杀菌和抑菌活性。生信分析显示Bt 与植物黑芥子苷酶无同源性，研究人员使用Mariner转座子在Bt VPI-5482中产生了一个插入文库，并通过偶联生长测定法(coupled growth assay)进行筛选。作者将ITC敏感型大肠杆菌接种到BGS培养的Bt 突变株废培养基中，通过ITC敏感型大肠杆菌的生长状况来评估Bt 突变体中与ITC产生有关的基因（图2）。接下来，作者使用半随机PCR来鉴定候选基因。其中操纵子BT2159-BT2156 包含具有预测的碳水化合物代谢活性的基因，预测具有硫糖苷酶功能。 图2. High-Throughput Screen to Identify the Genes Necessary for GS Metabolism 为了确定BT2159-BT2156 操纵子是否直接参与GS水解，研究人员进行了靶向基因缺失、回补以及体外实验。微生物遗传学表明BT2157和BT2158是Bt 活性所必需的，但生化分析表明BT2158与BT2156或BT2157的协同作用可以促进体外GS转化。
图3. The operon involved in GS metabolism in Bt. Predicted functions based on homology are annotated below each gene. In Vitro GS Conversion by Recombinant Proteins.
