中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院教授丁濤團(tuán)隊(duì)研究揭示了人類(lèi)口腔生物被膜（OBM）菌群過(guò)程中的縱向時(shí)序群體感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了細(xì)菌群體感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)在預(yù)測(cè)和操縱菌群裝配過(guò)程中的有效性。近日，相關(guān)成果在線(xiàn)發(fā)表于《微生物組》。

此前，丁濤團(tuán)隊(duì)全面綜述了細(xì)菌群體感應(yīng)機(jī)制在病原菌驅(qū)動(dòng)胃腸道感染的角色和作用，列舉了在胃腸道菌群中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌群體感應(yīng)信號(hào)以及它們參與調(diào)控菌群生理代謝功能的實(shí)例。相關(guān)文章發(fā)表于《腸道微生物》。

論文通訊作者丁濤表示，人體菌群與多種疾病密切相關(guān)，精準(zhǔn)調(diào)控菌群已經(jīng)成為微生物組學(xué)的熱門(mén)科學(xué)問(wèn)題。然而，人體菌群多樣性高、人群異質(zhì)性大、組成和功能的動(dòng)態(tài)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)菌群精準(zhǔn)調(diào)控挑戰(zhàn)巨大。此外，細(xì)菌群體感應(yīng)如何調(diào)控人類(lèi)微生物群落的組裝過(guò)程尚不清楚。

該研究利用在體外搭建的優(yōu)化的OBM的組裝平臺(tái)，真實(shí)模擬并追蹤了OBM菌群OBM的組裝全過(guò)程。同時(shí)發(fā)現(xiàn)OBM的組裝過(guò)程中，依次處于優(yōu)勢(shì)地位的核心菌包括鏈球菌、韋榮氏球菌-巨球型菌、普雷沃菌-梭桿菌，通過(guò)時(shí)序性的細(xì)菌群體感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交流實(shí)現(xiàn)菌種間互作，推動(dòng)菌群結(jié)構(gòu)的序貫演替。

該研究構(gòu)建了細(xì)菌群體感應(yīng)通路中信號(hào)合成和信號(hào)感應(yīng)蛋白序列參考庫(kù)，并將其與時(shí)序OBM宏基因組進(jìn)行同源比對(duì)，從中發(fā)現(xiàn)了2291個(gè)細(xì)菌群體感應(yīng)同源蛋白，涉及21條細(xì)菌群體感應(yīng)通路。這些細(xì)菌群體感應(yīng)通路大多在OBM中是首次發(fā)現(xiàn)，并在OBM組裝過(guò)程中呈現(xiàn)時(shí)序富集特點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)對(duì)獲得的細(xì)菌群體感應(yīng)同源蛋白進(jìn)行物種歸類(lèi)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)OBM中的細(xì)菌群體感應(yīng)通路主要來(lái)源自菌群組裝過(guò)程中時(shí)序富集的優(yōu)勢(shì)物種。同時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌群體感應(yīng)信號(hào)在菌群通訊網(wǎng)絡(luò)中是雙向傳遞的，并對(duì)菌群組裝過(guò)程中的群落結(jié)構(gòu)定向轉(zhuǎn)換具有關(guān)鍵作用。

丁濤表示，該研究工作為揭示自然復(fù)雜微生物群聚集的潛在機(jī)制提供了新的視角，并為通過(guò)干預(yù)細(xì)菌群體感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)最終精確操縱人類(lèi)菌群提供了重要的理論基礎(chǔ)。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1186/s40168-023-01699-4

https://doi.org/10.1080/19490976.2023.2252780

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