近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所奶产品质量与风险评估科技创新团队开发建立了优势酶结构驱动的微生物组靶向功能调控方法，鉴定并解析了牛瘤胃微生物优势脲酶，获得新型植物源脲酶抑制剂，对尿素饲料高效利用和微生物群靶向功能调控具有重要意义。相关研究成果发表在《宏（iMeta）》上。

微生物群落在各种生态系统中发挥着关键作用，尽管对微生物群落的种类和功能多样性进行了广泛研究，但有效调控靶向微生物功能的技术仍然有限。同时，反刍动物瘤胃微生物群落在日粮营养代谢、动物健康与生产方面发挥核心作用，其中尿素分解菌分泌的脲酶因活性过强易导致尿素氮的浪费，因此有必要建立新的靶向调控技术实现脲酶的高效抑制。

研究人员提出了一种创新方法，即通过整合优势酶鉴定、蛋白质结构表征、抑制剂虚拟筛选和功能验证，实现对微生物组功能的精确调控。为了验证这个方法，研究人员聚焦奶牛瘤胃微生物脲酶对尿素分解的调控。通过宏基因组分析，鉴定优势脲酶基因及其微生物基因组（MAG257），发现来自琥珀酸弧菌科新菌属，重建完整的脲酶基因簇与尿素代谢通路。通过冷冻电镜对脲酶催化亚基（UreC）进行结构分析，揭示了其活性位点的关键氨基酸，通过分子对接筛选鉴定到新型高效植物源脲酶抑制剂。利用人工瘤胃模拟系统验证表明，脲酶抑制剂表小檗碱通过结合到脲酶活性中心阻碍尿素进入，从而降低尿素分解速度并提高氮利用率，阐明了脲酶抑制的结构学机制。本研究建立了结合结构生物学和虚拟筛选的技术体系，实现靶标微生物组功能的靶向调控，鉴定的新型脲酶抑制剂为牛羊豆粕减量替代国家需求提供了产品支撑。

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所赵圣国研究员，研究生仲慧月、贺越为共同第一作者，王加启研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/imt2.70032

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