變形鏈球菌ComCDE密度感應系統對變鏈素V調控機制的研究

《變形鏈球菌ComCDE密度感應系統對變鏈素V調控機制的研究》是依託中山大學，由凌均棨擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：變形鏈球菌ComCDE密度感應系統對變鏈素V調控機制的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：凌均棨
• 依託單位：中山大學

中文摘要

變形鏈球菌是齲病的主要病原菌，密度感應是菌斑生物膜中細菌之間的信號傳遞機制。本課題組前期研究顯示ComCDE密度感應系統上調變鏈素Ⅳ相關基因表達，發現變鏈素導致變形鏈球菌周圍細菌釋放游離DNA，促進菌斑生物膜形成和結構穩定。進一步研究提示除變鏈素Ⅳ外，尚有裂解周圍細菌釋放自身DNA的變鏈素V存在。我們認為，在生物膜成熟過程中，受ComCDE密度感應系統調控的變鏈素V極可能發揮重要作用。本項目擬通過構建變形鏈球菌comC基因缺陷株，檢測該缺陷株nlmC基因的表達，證明ComCDE密度感應系統對變鏈素V的調控作用；構建nlmC基因缺陷株，檢測該缺陷株由變鏈素V誘導形成的生物膜表型及菌群中游離DNA量的變化，研究變形鏈球菌ComCDE密度感應系統對變鏈素V的調控機制。為阻斷菌群間信號傳遞，降低口腔微生物菌群致齲性及預防齲病提供一種新的控制途徑。

結題摘要

變形鏈球菌是齲病的主要病原菌，密度感應是菌斑生物膜中細菌之間的信號傳遞機制。本課題組前期研究顯示ComCDE密度感應系統上調變鏈素IV相關基因表達，發現變鏈素導致變形鏈球菌周圍細菌釋放游離DNA，促進菌斑生物膜形成和結構穩定。進一步研究提示除變鏈素IV外，尚有裂解周圍細菌釋放自身DNA的變鏈素V存在。我們認為，在生物膜形成和成熟過程中，受ComCDE密度感應系統調控的變鏈素V可能發揮重要作用。本課題通過掃描電鏡和雷射共聚焦掃描顯微鏡觀察變形鏈球菌野生株和nlmC突變株的生物膜表型，變形鏈球菌野生株和nlmC突變株與戈登鏈球菌共培養的生物膜表型，以及nlmC突變株加入變鏈素V後形成的生物膜表型，通過螢光定量PCR檢測變形鏈球菌野生株、nlmC突變株和戈登鏈球菌分別共培養菌群中游離DNA量的變化，研究變鏈素V對變形鏈球菌生物膜形成的調控機制。本課題通過多肽合成的方法獲得變鏈素V。實驗結果發現，nlmC突變株生物膜較野生株稀疏鬆散，加入變鏈素V後，在4h和8h生物膜形成早期，細菌量介於野生株和nlmC突變株二者之間，細菌間相互交聯形成菌團，生物膜得到一定程度的恢復；24h生物膜nlmC突變株加入變鏈素V前後無明顯差異。4h和8h生物膜中野生株生物膜綠色螢光面積GFA和活菌/死菌均高於nlmc突變株和加入變鏈素V的 nlmc突變株，加入變鏈素V的 nlmc突變株死菌數明顯高於野生株和nlmc突變株，差異有統計學意義。24h生物膜：野生株生物膜綠色螢光面積GFA和活菌/死菌低於nlmc突變株和加入變鏈素V的 nlmc突變株，差異無統計學意義。螢光定量PCR結果提示，生物膜形成早期，變鏈素V通過裂解周圍細菌促進生物膜形成。上述實驗結果提示，變鏈素V在生物膜形成早期過程中具有重要作用，可能是通過裂解周圍細菌，釋放游離DNA，以調控菌斑生物膜的形成。當生物膜成熟後，未見變鏈素V具備該調控作用。本課題為研究菌斑生物膜形成早期的調控機制提供了實驗依據，為阻斷菌群間信號傳遞，降低口腔微生物菌群致齲性及預防齲病提供一種可能的新控制途徑。