改用硫磺可以阻止致命细菌的生长

将海藻糖中的氧原子转换为硫原子可以防止它被代谢艰难梭状芽胞杆菌细菌，抑制它们的生长。海藻糖被广泛用作食品、化妆品和药品的添加剂，改性后的海藻糖保留了许多积极的性质。

形成海藻糖的两个葡萄糖单位之间的1,1-糖苷键使海藻糖非常稳定。这种稳定性使海藻糖能够承受食品和化妆品加工过程中可能导致其他糖反应和分解的高温和恶劣条件。

然而,研究人员最近发现肠道病原体感染之间的联系艰难梭状芽胞杆菌海藻糖的消耗。两种梭状芽孢杆菌， RT027和RT078已经开发出一种利用海藻酶分解糖释放葡萄糖的方法。这导致了严重程度的增加梭状芽孢杆菌随着海藻糖在人类使用中越来越丰富而爆发。

一个由诺亚·丹尼尔森领导的团队本杰明•斯沃茨来自美国中密歇根大学的詹姆斯·柯林斯和罗伯特·布里顿来自美国休斯顿贝勒医学院的研究人员已经开发出了细菌不能以海藻糖结构为食的改良海藻糖结构。“我们提出，抗降解海藻糖类似物不会起到任何作用梭状芽孢杆菌这些化合物也可能抑制新陈代谢，”斯沃茨解释说。

该团队专注于海藻糖的三种不同变体，寻找海藻糖酶不能分裂成葡萄糖的类似物。5-硫海藻糖，其中一个葡萄糖环内的氧原子被硫取代，表现出优于替代品甘露糖和乳海藻糖，这两种糖具有不同的特定羟基立体化学。5-硫代海藻糖不仅不被海藻酶分解，而且具有毒性梭状芽孢杆菌菌株RT027和RT078在只提供5-硫代海藻糖时完全没有生长。甘露糖和乳海藻糖在阻止病原体生长方面的效果都较差。

“饮食中的海藻糖和高毒力之间的联系梭状芽孢杆菌新西兰惠灵顿维多利亚大学的免疫组学专家布里奇特·斯托克(Bridget Stocker)说，她没有参与这项研究。“以海藻酶为靶点，防止海藻酶生长梭状芽孢杆菌这是一个令人兴奋的概念证明。

虽然斯沃茨表示，通过一个酶促步骤生产5-硫代海藻糖存在“一些扩大规模的瓶颈”，但它可以与海藻糖一起用作添加剂，这应该会降低成本。即使在海藻糖可用的情况下，类似物也能以剂量依赖的方式阻断RT027和RT078的生长。

然而，海藻酶是一个多样化的酶家族，类似物的活性需要进一步测试。斯托克警告说:“海藻糖酶存在于人类的肠壁中，可以通过酵母在细胞外表达，5-硫代海藻糖不能作为其中任何一种的底物。”

斯沃茨的团队正在探索这种海藻酶和其他海藻酶。“海藻酶活性对昆虫也很重要，包括蚊子，它们是疟疾、寨卡病毒和西尼罗河病毒的传播媒介，”斯沃茨补充说。除了微生物和人类海藻糖酶，研究人员希望发现他们的海藻糖类似物是否也可以用于对抗虫媒疾病的传播，同时允许继续在食品、药品和化妆品中使用海藻糖。