结直肠癌（CRC）是一种常见的消化道恶性肿瘤，其发病率和死亡率均位居恶性肿瘤前列，严重威胁人类健康。已有研究表明，肠道菌群代谢物是影响结直肠癌发展的关键分子，且有望成为新型结直肠癌筛查和预防策略的潜在候选物质。肽聚糖片段（PGFs）是细菌肽聚糖的降解产物，在维持肠道环境稳定方面发挥着关键作用，但其在结直肠癌中的作用尚不清楚。

2025年2月27日，南方医科大学珠江医院何肖龙教授团队在《Gut》（IF = 23.0）发表了题为“Gut microbial-derived N-acetylmuramic acid alleviates colorectal cancer via the AKT1 pathway”的文章。该研究首次发现了一种特定的肠道菌群代谢物产生的肽聚糖片段N-乙酰胞壁酸（NAM）对结直肠癌具有潜在的治疗作用，并利用20K人类蛋白组芯片和SPR等技术筛选并验证了NAM的直接互作靶蛋白。该研究揭示了NAM通过靶向并阻断AKT1磷酸化的方式调控下游信号通路，发挥治疗结直肠癌的创新机制。（达吉特为该研究提供了20K人类蛋白组芯片筛靶和SPR验证服务）

01  肠道菌群代谢物N-乙酰胞壁酸参与结直肠癌进程

为了探究结直肠癌与肽聚糖片段之间的潜在关联，研究团队首先通过跨区域宏基因组队列分析发现，CRC患者中肽聚糖合成酶基因的相对丰度显著降低（图1A-B）。进一步采用靶向代谢组学（达吉特可提供）分析发现，与健康的对照人群相比，CRC患者粪便和血清中的一种特定的肽聚糖片段——N-乙酰胞壁酸（NAM）水平显著降低（图1C）。以上结果表明，肠道菌群代谢物NAM可能参与了结直肠癌进程。

图1  肠道菌群代谢物N-乙酰胞壁酸参与结直肠癌进程

02  N-乙酰胞壁酸在体内外均能有效抑制结直肠癌

研究团队构建了三种不同的CRC小鼠模型，以评估NAM对CRC发生和发展的潜在影响。结果显示，NAM处理后显著减少了模型小鼠的CRC肿瘤数量和体积（图2A），并且能够有效抑制肿瘤细胞增殖，同时促进细胞凋亡（图2B）。进一步地，研究团队利用源自CRC患者和CRC模型小鼠的肿瘤类器官和MC38肿瘤细胞球体进行体外实验，与体内实验结果一致，NAM能够显著抑制结直肠癌类器官和肿瘤球体的生长（图2C-D）。

图2  N-乙酰胞壁酸在体内外均能有效抑制抑制结直肠癌

03  AKT1是N-乙酰胞壁酸的直接靶点蛋白

研究团队继续探索NAM的作用机制，利用生物素标记NAM后，通过20K人类蛋白组芯片筛选到了137个NAM的直接作用靶点（图3A）。在此基础上，与DisGeNET数据库中CRC相关蛋白取交集进行联合分析，进一步根据I Mean Ratio与基因-疾病关联评分进行排序，筛选出了综合排名最高的潜在靶蛋白AKT1（图3B-C）。随后，SPR、Pull down+WB等实验结果也证实了NAM与AKT1的直接相互作用（图3D-E）。以上结果表明，AKT1是NAM的直接靶点蛋白。

图3  AKT1是N-乙酰胞壁酸的直接靶点蛋白

04  N-乙酰胞壁酸通过AKT1-FoxO3a信号通路发挥作用

最后，研究团队深入探讨了NAM通过靶向AKT1发挥抗结直肠癌作用的分子机制。RNA-Seq及基因富集分析显示，NAM处理后PI3K-AKT信号通路显著下调。Western Blot检测进一步发现，NAM显著抑制AKT1激活过程中两个关键位点Ser473和Thr308在结肠肿瘤组织中的磷酸化，并下调AKT1-FoxO3a信号通路的表达（图4A-B）。此外，AKT1过表达实验进一步证实，NAM通过依赖AKT1信号通路的方式，抑制结直肠癌的发生发展（图4C-D）。

代谢物调控蛋白质磷酸化的机制复杂多样，涉及直接或间接的分子互作、酶活性调节等多种作用。NAM 调控其直接靶点AKT1磷酸化存在几种可能的潜在机制。一方面，NAM可能通过与AKT1直接结合，干扰其磷酸化酶活性，从而抑制AKT1的磷酸化。另一方面，NAM可能通过竞争性结合或诱导构象变化，直接作用于AKT1的Ser473和Thr308位点，阻止这些位点的磷酸化。

图4  N-乙酰胞壁酸通过AKT1-FoxO3a信号通路发挥作用

总结与讨论

自2015年始，肠道菌群与宿主共代谢物研究产生了一批高质量的学术成果，这些研究更多的是关注在肠道菌群与疾病进展的协同性和表型观察上，对于肠道菌群如何调控宿主细胞的深入机制研究还有待完善。通过发现并确定代谢物的蛋白靶点，能够将肠道菌群和宿主细胞内的关键疾病通路通过代谢物进行有效串联，对于深入揭示疾病发生发展的机制，找到新的疾病诊断与治疗的策略提供了强有力的支撑。因此，代谢物靶点研究必将是未来几年越来越重要的研究方向。

本研究发现肠道菌群代谢物NAM可能在结直肠癌的病理进程中发挥关键作用。进一步利用20K人类蛋白组芯片和SPR等技术筛选并验证了NAM的直接作用靶点。深入的机制研究发现，NAM通过抑制AKT1的磷酸化水平，下调AKT1-FoxO3a信号通路的表达，抑制结直肠癌的发生与发展。本研究为结直肠癌的肠道微生物调控机制研究提供了新的思路。

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8）SPR表面等离子共振（分子动力学）

9) 药-靶结合位点分析（高分辨质谱/分子对接）

10) PET-CT与药物分布小动物活体成像

11）天然产物化合物库筛选

相关文献

Hu M, Xu Y, Wang Y, et al. Gut microbial-derived N-acetylmuramic acid alleviates colorectal cancer via the AKT1 pathway. Gut. 2025.gutjnl-2024-332891.

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