编译：逍遥君，编辑：小菌菌、江舜尧。
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拟杆菌属是人类肠道菌群的组成成员，其对宿主有多重益处。拟杆菌属中大多数物种可帮助宿主分解利用难消化的多糖，这些多糖大多源自膳食纤维、微生物表面分子和肠道内衬的粘膜层。拟杆菌属大约20%的基因组均参与对多种多糖的转运和分解，以及对这些过程的调控。它依赖于不同家族的转录调节因子，以确保碳水化合物利用基因在特定条件下表达。通常这些肠道寄居细菌具有区别于模式生物的独特的控制转录调节因子（碳水化合物利用基因）和机制。
寄居在人类肠道的微生物群落（即肠道菌群）是人类健康的关键调节者。肠道菌群结构的变化与包括糖尿病和肥胖在内的多种疾病有关。宿主饮食是肠道菌群的主要调节剂。因此，确定菌群成员如何识别和分解宿主饮食的成分，有助于了解饮食如何改变菌群，进而改变人类宿主的健康。
本篇综述主要讨论了肠道细菌的主要类群如何分解宿主摄入的“膳食纤维”，检查了这些细菌如何调节它们对宿主饮食变化的反应，并将这些肠道细菌用来控制它们对不同碳水化合物反应的调节机制与模式生物的调节机制进行了对比。
论文ID
原名：Navigating the Gut Buffet: Control of Polysaccharide Utilization in Bacteroides spp.
译名：拟杆菌如何利用多糖
期刊：Trends in microbiology
IF：15.753
发表时间：2020.06
通讯作者：Eduardo A. Groisman
作者单位：耶鲁大学
论文框架
主要内容
1 饮食来源的膳食纤维对肠道细菌的重要性
大多数以蛋白质、脂肪和单糖形式存在的膳食营养素在小肠中被吸收，使得它们无法被寄居在大肠的微生物群落利用。因此，从微生物群落的角度来看，饮食中含有人体宿主无法消化的复杂多糖。这些多糖来源于膳食纤维、微生物表面分子和肠道内衬的粘膜层。此外，母乳中的寡糖混合物是宿主生命早期菌群的重要营养来源。因此，即使在恒定的饮食条件下，肠道环境也含有多种结构不同的碳水化合物。
肠道菌群可降解的植物多糖包括相对简单的直链淀粉（α-1,4葡萄糖）、阿拉伯糖（α-1,5阿拉伯糖骨架与α-1,2和/或α-1,3阿拉伯糖侧链）和果胶半乳糖（β-1,4半乳糖），以及高度复杂的鼠李糖半乳糖醛酸II（其中包含13种不同的单糖和21个亚基之间的独特连接）。重要的是，菌群中的一些物种可降解谷物来源的膳食纤维，包括各种β-葡聚糖（包含β-1,3和/或β-1,4葡萄糖）、木聚糖（β-1,4木糖骨架及可变侧链）和木葡聚糖（β-1,4葡萄糖骨架及可变的α-1,6木糖起始侧链的重复四聚体）。
肠道细菌降解的黏膜多糖主要包括糖胺聚糖（如硫酸软骨素和肝素）、粘蛋白-N-聚糖和粘蛋白-O-聚糖这三种类型。粘蛋白-N-聚糖和粘蛋白-O-聚糖是高度复杂的支链多糖，分别由特异性核心寡糖连接到天冬酰胺侧链或丝氨酸或苏氨酸的羟基中的氮。人乳寡糖含有和粘膜多糖连接的类似的单糖，可使其在某些生物体内以相同的途径被分解。肠道菌群成员对宿主黏膜多糖的降解使得膳食多糖摄入量少的小鼠肠道黏膜层变薄，使得这些小鼠易感染肠道病原体。此外，宿主粘膜层释放的唾液酸可作为条件致病菌（鼠伤寒沙门菌和艰难梭菌）的碳源。因而膳食纤维的摄入对肠道菌群组成和宿主健康至关重要。
2 拟杆菌基因组内的多糖利用位点
拟杆菌门是人类肠道中最丰富的细菌门之一。拟杆菌门的成员之所以能在这种环境中生长，一个原因是它们能够分解多种宿主饮食和粘膜多糖，以及存在于其他肠道微生物表面的多糖。另一个原因是它们将其基因组含量的20%用于复杂多糖的摄取和分解。利用单个多糖所必需的基因聚集在基因组的特定区域，这里的每个区域被称为多糖利用位点（Polysaccharideutilization locus，PUL）。
不管哪个多糖被PUL中编码的蛋白质降解，每个PUL介导的一般功能都是相似的（图1）。负责这些功能的蛋白质是以多形拟杆菌中的淀粉利用系统（Starch utilizationsystem，Sus）命名的，包括介导这些过程的转运、分解和调节的产物。淀粉的外膜束缚表面聚糖结合蛋白（Surfaceglycan-binding proteins，SGBPs）SusE和SusF结合特定的多糖。淀粉通过α-淀粉酶SusG在细胞外部分降解，其他PUL编码类似的局部酶，该酶将结合SGBP的多糖部分降解为寡糖SusD样蛋白与SusC样TonB依赖性转运蛋白协同作用，结合裂解的寡糖，并将其穿过外膜转运进入周质。在周质中，寡糖被糖苷水解酶和/或多糖裂解酶降解为较小的寡糖或转运到细胞质中的单糖。每个PUL还编码一个调节因子，在识别多糖分解的中间体后，控制PUL内基因的转录。而后者在绝大多数情况下是真实的，而果糖聚合物利用的调节剂则由果糖本身激活。
图1 拟杆菌属分解多糖。多糖通过表面聚糖结合蛋白（SGBP，黑色）结合。外膜拴系的表面糖苷水解酶（SGH，浅蓝色）将天然多糖分解成寡糖片段，通过SusD样蛋白（红色）结合，并通过SusC样转运蛋白（橙色）穿过外膜（OM）。SusC样蛋白的活性取决于TonB-ExbBD复合物（粉色）转运寡糖所需的能量。这些寡糖通过周质糖苷水解酶（GH）和/或多糖裂解酶（PL，蓝色）进一步分解成较小的寡糖。跨膜调节因子（绿色）通过修饰参与多糖转运和分解的基因转录，对周质中寡糖分解产物的存在作出应答。SGBPs、SGH、SusC和SusD蛋白即使在不存在其分解和转运的多糖的情况下也会产生，但当调节因子检测到存在多糖分解产物时，它们的水平会急剧升高。二糖或单糖通过内膜（IM）转运至细胞质。
3 拟杆菌的碳水化合物分解调节因子类型
迄今为止，已有三种类型的PUL调节器得到了表征，分别为胞浆外功能σ因子（Extracytoplasmicfunction sigma factors，ECF-σ）/抗σ因子、SusR型和混合双组分系统（Hybridtwo-component systems，HTCS）（图2）。通过对拟杆菌的(ECF-σ)/抗σ因子与大肠埃希菌中存在的因子进行表征发现它们之间氨基酸高度一致，并提出SusC样蛋白的多糖转运活性与抗σ因子的周质面偶联，发送跨膜信号，释放细胞质中的同源ECF-σ因子。这使得ECF-σ因子重编程RNA聚合酶，用于转录具有ECF-σ因子识别的特征序列的启动子。ECF-σ/抗σ调节负责分解来自人乳的寡糖和来自宿主的粘蛋白O-聚糖以及其他未知碳水化合物的产物的表达。
图2 拟杆菌中的碳水化合物分解调节因子类型。多糖通过特定SusC蛋白的转运被认为是向胞质外功能（ECF）抗σ因子传递信号，释放其在细胞质中的同源ECF-σ因子与RNA聚合酶（RNA Pol.）相互作用并促进靶基因的转录。配体与SusR样蛋白结合通过未知机制触发转录激活。通过混合双组分系统（HTCS）的碳水化合物传感促进组氨酸激酶（HK）结构域中保守His残基的自磷酸化，然后通过其DNA结合结构域将磷酸转移至反应调节结构域（RR）中的保守Asp残基，有利于HTCS的转录激活。某些单糖由细胞质调节因子感知。缩略语：OM，外膜；IM，内膜。
脆弱拟杆菌中14对PUL相关/相反基因紧邻反义sRNA。这些sRNA似乎在介导宿主来源（与饮食来源相反）聚糖利用的PULs上起作用。其中一些sRNAs也存在于其他拟杆菌属中，包括卵形芽孢杆菌、普通芽孢杆菌和多形芽孢杆菌。
SusR家族成员与葡萄糖聚合物的控制有关。例如，麦芽糖与SusR蛋白的周质面结合，从而激活Sus编码基因的转录。不同的SusR型调节剂控制α-1,6-和α-1,3葡聚糖的分解。SusR样蛋白是完整的膜蛋白，包含一个参与碳水化合物传感的周质结构域和一个与特定DNA序列结合的胞质结构域。信号转导的确切机制目前尚不清楚。SusR蛋白家族成员被预测作为二聚体发挥作用，识别相距67或77 bp长距离的正向重复序列。
HTCSs将经典双组分系统的结构域结构结合成单个蛋白质。经典的双组分系统由一个传感器蛋白组成，通过修饰同源调节蛋白的磷酸化状态对信号作出反应，同源调节蛋白通常是一种DNA结合转录调节因子。信号识别促进ATP的传感器自磷酸化。磷酸化传感器作为其同源调节因子的磷酸化供体，其活性通常依赖于磷酸化。在大多数情况下，HTCSs是单通道跨膜蛋白，可感知周质信号（自身磷酸化），发生分子内磷酸转移，并通过与DNA结合，同时拴在内膜上，促进靶基因的转录调控。
绝大多数HTCSs的传感结构域包含一个七叶β-螺旋桨家族（可识别长度从2到8个亚基的独特寡糖）。但控制负责果糖利用的PUL的HTCS是一个例外，其通过与位于两个假定跨膜区域之间的I型周质结合蛋白相似的结构域进行单体果糖的感知。
对HTCSs的研究揭示了与这些蛋白结构域结构相关的独特的性质。首先，纯化的几种HTCSs的感受器激酶亚结构域充当磷酸化供体的能力不一，这有效地为HTCSs的同源和非同源调节结构域提供了一个磷酸化基团。这与经典双组分系统的传感器相反，后者在磷酸转移反应中对其同源调节因子表现出精巧的特异性。尽管在该体外试验中发现了松弛的特异性，但HTCS在体内的磷酸转移中保真度较高，可能是因为传感器本身被连接到其同源反应调节因子上，从而增加了同源反应调节因子的局部浓度。
其次，靶基因的转录需要HTCSs的磷酸化和分子内磷酸转移。因此，改变HTCS磷酸化的条件直接影响PUL的表达。例如，当多形拟杆菌在阿拉伯聚糖存在下生长时，HTCSBT0366发生磷酸化，但在葡萄糖存在下不发生磷酸化。在含有阿拉伯聚糖的培养基中加入优选的多糖硫酸软骨素可抑制多形拟杆菌中的BT0366磷酸化，从而降低阿拉伯聚糖PUL基因的mRNA水平。
最后，HTCSs被拴在内膜的同时激活靶基因的转录，包括一个控制霍乱弧菌毒力的调节因子。尽管HTCS靶基因通常在编码HTCS的相同PUL内，但在其自身PUL内和参与木聚糖分解的第二个PUL中的基因转录激活均需要木糖降解拟杆菌的HTCS。
4 拟杆菌表面相关糖苷水解酶的酶活性控制分解何种多糖
拟杆菌属的物种在其拥有的PULs和给定PUL中基因指定的精确代谢能力方面均存在差异。例如，多形拟杆菌编码一个用于将单糖果糖整合到糖酵解中，并分解β2-6连接果糖聚合物果聚糖的PUL。而单形拟杆菌果聚糖PUL缺乏分解果聚糖所必需的酶。然而，它编码一种糖苷水解酶，可分解β2-1连接的果糖聚合物菊粉。相比之下，普通拟杆菌缺乏这两种酶，因而无法代谢果糖（包括果聚糖和菊粉）。因此，特定的拟杆菌属的物种对果聚糖分解的特异性在一定程度上受表面相关糖苷水解酶的酶活性控制。此外，多形拟杆菌果聚糖PUL中的SusD样蛋白可与果聚糖（而不是菊粉）特异性结合，这使得细菌对多聚糖的利用更具特异性。
拟杆菌属中各物种分解给定多糖的转录反应通常不同。硫酸软骨素是一种多糖，由宿主饲料和哺乳动物肠道粘膜中发现的β-D-葡萄糖醛酸和β-D-N-乙酰半乳糖胺的二糖重复单位组成，在多形拟杆菌中，HTCSBT3334控制硫酸软骨素的利用。如下文所述，调节机制允许多形拟杆菌根据硫酸软骨素分解的速率调整硫酸软骨素利用基因的表达，而不是存在/不存在硫酸软骨素本身（图3）。
图3 代谢通量控制多形拟杆菌中硫酸软骨素的利用。左图，在最初暴露于硫酸软骨素时，未硫酸化软骨素二糖（连接的黑色和灰色六边形）的浓度较低。未硫酸化软骨素二糖是调节剂（绿色）的诱导剂，无论是否存在其诱导剂，均以恒定量存在，且Kd较低（两者亲和力强）。糖苷水解酶（蓝色）以较低的速率将未硫酸化软骨素二糖分解成单糖（黑色和灰色六边形），因为糖苷水解酶的水平较低（即，约为最大值的1%），并且具有较高的KM（酶促反应达最大速度）。这些蛋白的相对浓度和结合亲和力允许调节因子超过糖苷水解酶对软骨素二糖的竞争，并促进调节因子靶基因的转录激增。右图，在稳态期间，糖苷水解酶和软骨素二糖的浓度增加，而调节剂的浓度保持恒定。糖苷水解酶和软骨素二糖浓度的增加有利于软骨素二糖降解为单糖，而不是与调节剂结合。软骨素二糖量的减少减少了调节因子的活化，导致调节因子靶基因转录的新的较低稳态，包括指定糖苷水解酶的基因。
组成性表达的BT3334蛋白在未硫酸化的4,5不饱和软骨素二糖与其周质感应结构域结合后被激活。BT3334激活糖苷水解酶编码基因的转录，其产物分解周质中的未硫酸化软骨素二糖。该酶降解BT3334的诱导配体，是硫酸软骨素生长所必需的。BT3334感应结构域对未硫酸化软骨素二糖的亲和力大于糖苷水解酶。因为糖苷水解酶的量增加，而BT3334量保持恒定，硫酸软骨素PUL基因的mRNA水平在暴露于硫酸软骨素后增加，达到峰值，然后显著降低至峰值水平的大约30-50%。
密切相关的物种Bacteroidescellulosilyticus（B. cellulosilyticus）在暴露于硫酸软骨素后，硫酸软骨素PUL基因持续表达。换句话说，B.cellulosilyticus缺乏多形拟杆菌中存在的负反馈（即使培养基中仍存在硫酸软骨素，也会发生负反馈）。来自B.cellulosilyticus的调控因子和糖苷水解酶基因都补充了相应基因缺陷的多形拟杆菌突变体的浪涌样行为。这些结果表明，额外的因素有助于这些相关拟杆菌属物种在转录水平上呈现差异。
5 拟杆菌属内的多糖共享机制
拟杆菌属与其他细菌密切接触，这会引起肠道菌群成员之间的竞争和共生的相互作用。拟杆菌属使用两种不同的多糖分解策略来阻止或促进其他细菌获得其多糖分解产物。例如，多形拟杆菌在细胞外仅降解部分酵母细胞壁多糖α-甘露聚糖（一种甘露糖聚合物）。相对较大的α-甘露聚糖多糖被转运到细胞质中，进一步降解为甘露寡糖和甘露糖。这种排列阻止了不编码这种独特多糖转运蛋白的细菌物种使用部分降解的α-甘露聚糖，从而有利于那些能摄取多糖的物种的增殖。
相比之下，多形拟杆菌能够使其他无法分解果聚糖的拟杆菌属生长。多形拟杆菌释放含有分解左旋糖苷所需的糖苷水解酶的外膜囊泡（Outermembrane vesicles，OMV）。该糖苷水解酶的产物是支持拟杆菌属生长的胞外低聚果糖。同样，卵形拟杆菌通过释放含有降解菊粉的糖苷水解酶的OMV，可使普通拟杆菌利用菊粉并生长。令人惊讶的是，这些糖苷水解酶不是卵形拟杆菌利用菊粉所必需的，尽管需要协同糖苷水解酶来利用多形拟杆菌中的果聚糖。这一发现表明拟杆菌属具有编码产生公共产品的功能，从而有助于群体的适合性，而不是单个细菌菌株的适合性。卵形拟杆菌产生低聚果糖似乎不是其唯一的公共产品，因为缺乏上述糖苷水解酶的卵形拟杆菌菌株促进了其他拟杆菌属对菊粉的利用。这种能力被归因于一种小分子，它可能影响肠道内不同细菌物种之间特定生态网络的形成。
特定多糖是通过自私还是共享机制分解，可能取决于多糖的复杂性。例如，卵形拟杆菌能够降解各种复杂性的木聚糖多糖，包括相对简单的小麦阿拉伯木聚糖（具有两个独特侧链连接的木聚糖）和复杂的玉米葡萄糖醛酸阿拉伯木聚糖（具有六个或更多独特侧链连接的木聚糖）。卵形拟杆菌降解小麦阿拉伯木聚糖可支持青春双歧杆菌的生长（不能单独利用木聚糖）。相比之下，卵形拟杆菌不能支持青春双歧杆菌在玉米葡萄糖醛酸阿拉伯木聚糖上生长，该糖完全降解需要广泛的周质糖苷水解酶库。因此，拟杆菌通过只进行有限的细胞外降解，自私地利用复杂的多糖，同时共享分解产物（容易被其他细菌物种代谢的不太复杂的多糖）。
6 细胞质调节因子
PUL基因产物的降解和转运活性主要将单糖递送至拟杆菌细胞的细胞质。除了前面提到的多糖利用的调节因子，拟杆菌属编码几种细胞质调节因子，控制单糖利用所需基因的转录。在多形拟杆菌中发现的第一个调节因子是FucR，它在没有细胞质L-岩藻糖的情况下抑制L-岩藻糖利用操纵子的转录。多形拟杆菌RhaR蛋白的作用方式相反，因为它在细胞质L-鼠李糖存在的情况下促进鼠李糖利用位点的转录。
AraR是一种抑制因子，在没有细胞质阿拉伯糖的情况下抑制阿拉伯糖利用基因的转录。与L-阿拉伯糖复合的多形拟杆菌AraR蛋白和与特定DNA操纵子复合的AraR的晶体结构显示，AraR形成同源二聚体，AraR与L-阿拉伯糖结合导致的构象变化导致形成同源二聚体的两个AraR单体之间的结合更紧密，但使AraR同源二聚体对DNA结合不利。
对AraR靶标的生物信息学研究预测，AraR除了控制L-阿拉伯糖催化操纵子的表达外，还调节与利用含阿拉伯糖多糖有关的其他基因的表达。最近一项研究表明，AraR较少地抑制PUL中负责阿拉伯糖（阿拉伯糖的聚合物）分解的基因表达，从而为这一预测提供了实验支持。这种调节允许多形拟杆菌调节阿拉伯糖分解基因产物的产生以适应阿拉伯糖的可用性。此外，这些发现提出了一种可能性，即单糖分解基因的其他细胞质调节因子可能控制含有它们感知的特定单糖的多糖的PUL基因表达。
7 拟杆菌属对多糖存在饮食偏好
在任何给定时间内，拟杆菌属在肠道内体验着复杂的多糖自助餐。那么是否存在多糖利用的优先选择？如果存在，如何实施？例如，当多形拟杆菌同时暴露于11种多糖的混合物（包括硫酸软骨素、右旋糖酐、肝素、高半乳糖醛酸、左旋糖苷、果胶半乳糖、阿拉伯聚糖、阿拉伯半乳糖、α-甘露聚糖、鼠李糖半乳糖醛酸I和淀粉）中时，前6种多糖分解相对应的PULs转录被诱导，但后5种多糖的PULs转录受到抑制。
相比之下，当多形拟杆菌在上述11种多糖中生长时，就有这样一个复杂的层次结构。也就是说，先前主要表现出PUL活化的多糖优先于表现出PUL抑制的多糖被利用（除了鼠李糖半乳糖醛酸I，尽管先前报道了PUL基因抑制，但仍表现出优先生长）。在对首选或非首选多糖的生长过程中，也观察到对特定多糖缺乏明显偏好或两种多糖的协同分解。
与人类宿主一样，不同的拟杆菌属表现出不同的饮食偏好。在分解宿主来源的粘膜-O-聚糖之前，多形拟杆菌分解硫酸软骨素、高半乳糖醛酸、左旋糖苷和果胶半乳糖，表明饮食优于宿主来源的多糖。相比之下，脆弱拟杆菌和Bacteroidesmassilensis在淀粉PUL之前激活特定粘膜 O-聚糖PULs的转录，表明在这些细菌中偏好宿主来源的多糖。
多种机制似乎控制着拟杆菌中多糖的优先分解。一方面，活化阿拉伯PUL表达的多形拟杆菌HTCS BT0366被认为通过与PUL内的DNA序列结合，直接抑制特定粘膜O-聚糖利用PULs的转录。然而，ChIP-seq鉴定的BT0366结合位点与BT0366的拟定硅结合基序（预期影响差异表达粘膜O-聚糖PULs转录的区域）或通过电泳迁移率变动分析（Electrophoreticmobility shift assays，EMSAs）体外鉴定的BT0366结合位点不对应。这些结果表明，在存在阿拉伯聚糖的情况下，抑制特定粘膜O-聚糖PULs表达（mRNA水平的倍数变化下降）的替代机制的可能性。
另一方面，软骨素通过减少磷酸化BT0366（阿拉伯PUL基因转录所需的HTCS）的量，发挥其相对于阿拉伯聚糖的偏好作用。通过首选碳水化合物抑制多形拟杆菌中不同的粘膜O-聚糖PULs需要基因上游区域指定其SusC样和SusD样蛋白。在脆弱拟杆菌中，粘膜 N-聚糖的利用受到顺式编码的小RNA的抑制，该小RNA在葡萄糖存在的情况下抑制PUL的转录。类似的机制可能是抑制多形拟杆菌粘膜O-聚糖利用的原因。
8 决定拟杆菌利用多糖的特定基因
利用非优选碳水化合物所需的基因的转录激活受许多变形杆菌种中的环状单磷酸腺苷（Cyclicadenosyl monophosphate，cAMP）受体蛋白（Receptor protein，CRP）和磷酸烯醇丙酮酸磷酸转移酶系统（Phosphoenolpyruvatephosphotransferase system，PTS）支配。拟杆菌缺乏与CRP或PTS蛋白表现出序列相似性的基因指定产物。然而，他们确实在多形拟杆菌中指定了一种蛋白命名为BT4338——这让人联想到CRP，因为它在多个PUL基因的表达中起关键作用，并且是在多种碳水化合物上生长所必需的。在拟杆菌属中未检测到cAMP，这引发了有关控制BT4338活性的配体性质或物理条件（例如，温度或渗透压）的疑问。
BT4338基因是定菌鼠中几种拟杆菌的必需条件。缺乏BT4338的多形拟杆菌不能在几种碳水化合物（包括阿拉伯糖、岩藻糖、葡萄糖醛酸、核糖和木糖）上生长。BT4338突变株在碳水化合物支链淀粉、α-甘露聚糖、果胶半乳糖和鼠李糖中的生长也被显著抑制。
缺乏BT4338的菌株表现出的表型表明BT4338蛋白能够利用特定碳水化合物的两种非互斥机制。一方面，BT4338可能以BT4338依赖性方式与生长所必需的碳水化合物利用基因的启动子区域结合。尽管BT4338调控的直接靶标仍然未知，但基于计算机模拟分析，在其他拟杆菌属的BT4338基因及其同系物的启动子区域中检测是否存在保守的重复序列，推测了预测可被BT4338识别的DNA区域。另一方面，BT4338可能通过控制其他蛋白、小调节RNA和/或代谢物的水平和/或活性，间接调节某些靶标。
BT4338在碳水化合物利用和哺乳动物肠道定植中发挥的关键作用加强了代谢和宿主相互作用之间的联系。在此背景下，变形菌门CRP蛋白对于多种单糖的利用和多种病原体的毒力是必要的。BT4338也可能独立于多糖利用的控制，调节控制肠道中细菌存活的决定簇的表达。
结论
本文综述了拟杆菌属如何利用多糖，主要结论包括以下几点：
①拟杆菌属分解宿主膳食、小肠粘膜层和其他细菌表面的复合多糖；
②多种跨膜调控蛋白控制多糖利用基因的转录，拟杆菌属贡献20%基因组进行多种多糖的转运和分解，并调控其加工过程，这些基因成簇分布在基因组上的特定区域，成为多糖利用位点（PUL）；
③PUL调控因子包括胞外功能σ因子（ECF-σ）/抗-σ因子、SusR-型、双组分杂交系统（HTCS）；
④多层次多种调控促进优先利用多糖；
⑤多糖分解的整体调控因子是拟杆菌在哺乳动物肠道内生存所必须。
经过十几年的研究发现拟杆菌属中多糖的利用及其调控与变形菌门中碳水化合物利用的控制显著不同。这些差异既可以通过缺乏与已建立的调节子同源的序列来体现，也可以通过经历碳水化合物混合物的细菌表现出的独特行为来体现。也许这对于一个具有降解多种碳水化合物的无与伦比的能力的细菌属来说并不意外。揭示不同拟杆菌属中存在的多糖偏好等级，特别是那些具有多种多糖分解功能的拟杆菌属，可能提供对个体物种栖息在肠道内的独特生态位以及这些生态位的组成如何受到宿主饮食影响的见解。膜相关转录调节因子控制多糖摄取和分解理论被广泛接受，这提高了营养物质改变拟杆菌属染色质动力学的可能性，鉴于在该菌属中预测有五分之一的基因参与碳水化合物的利用，这类基因最有可能间接影响其他细胞功能（例如与细菌生理和与其动物宿主相互作用有关的）。因此，确定控制多种多糖利用的调控因子（如BT4338）并确定其调控的靶标将为拟杆菌属如何控制其对肠道内不断变化的营养条件的反应提供重要见解。
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