Suggested alternative starch utilization system from the human gut bacterium Bacteroides thetaiotaomicron.

The human digestive system is host to a highly populated ecosystem of bacterial species that significantly contributes to our assimilation of dietary carbohydrates. Bacteroides thetaiotaomicron is a member of this ecosystem, and participates largely in the role of the gut microbiome by breaking down dietary complex carbohydrates. This process of acquiring glycans from the colon lumen is predicted to rely on the mechanisms of proteins that are part of a classified system known as polysaccharide utilization loci (PUL). These loci are responsible for binding substrates at the cell outer membrane, internalizing them, and then hydrolyzing them within the periplasm into simple sugars. Here we report our investigation into specific components of a PUL, and suggest an alternative starch utilization system in B. thetaiotaomicron. Our analysis of an outer membrane binding protein, a SusD homolog, highlights its contribution to this PUL by acquiring starch-based sugars from the colon lumen. Through our structural characterization of two Family GH31 α-glucosidases, we reveal the flexibility of this bacterium with respect to utilizing a range of starch-derived glycans with an emphasis on branched substrates. With these results we demonstrate the predicted function of a gene locus that is capable of contributing to starch hydrolysis in the human colon. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Le système digestif humain est l'hôte d'un écosystème très riche en espèces bactériennes qui contribuent significativement à l'assimilation de sucres alimentaires. Bacteroides thetaiotaomicron est membre de cet environnement diversifié du côlon et participe de manière importante au rôle du microbiome intestinal en fractionnant les sucres complexes alimentaires. On croit que ce processus d'acquisition de glycanes à partir de la lumière intestinale dépend des protéines qui font partie d'un système catégorisé connu sous le nom de PUL (« polysaccharide utilization loci »). Ces locus sont responsables de lier les substrats à la membrane externe des cellules, de les internaliser et de les hydrolyser à l'intérieur du périplasme en sucres simples. Les auteurs rapportent ici les travaux de recherche réalisés sur des composantes spécifiques d'un PUL et suggèrent l'existence d'un système alternatif d'utilisation de l'amidon chez Bacteroides thetaiotaomicron. Leur analyse d'une protéine de liaison présente à la membrane externe, un homologue de SusD, souligne sa contribution à ce PUL en captant des sucres dérivés de l'amidon à partir de la lumière intestinale. À travers leur caractérisation structurale de deux α-glucosidases de la famille GH31, ils révèlent la flexibilité de cette bactérie quant à l'utilisation de glycanes dérivés de l'amidon, surtout les substrats ramifiés. Par ces résultats, ils démontrent la fonction prédite d'un locus de gènes pouvant contribuer à l'hydrolyse de l'amidon dans le côlon humain. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Copyright of Biochemistry & Cell Biology is the property of Canadian Science Publishing and its content may not be copied or emailed to multiple sites or posted to a listserv without the copyright holder's express written permission. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract. (Copyright applies to all Abstracts.)