微生物生物被膜的形成在病原微生物持續性感染中起著非常重要的作用，也是微生物在自然界的普遍存在方式之一。微生物生物被膜依賴于胞外多聚物質（EPS）維持其群體結構。多糖是生物被膜胞外多聚物質的重要組分之一，研究生物被膜胞外多糖有助于理解生物被膜的形成機制，從而有針對性地開發治療手段，解決生物被膜相關的問題。
中國科學院微生物研究所微生物資源前期開發國家重點實驗室馬旅雁課題組以條件致病菌銅綠假單胞菌為模式菌來研究生物被膜。銅綠假單胞菌極易形成生物被膜的原因之一是它可以產生多種胞外多糖，包括脂多糖（LPS），名為Psl、Pel和Alginate的多糖，它們都與生物被膜的形成相關。Alginate的化學組份與褐藻中分離的多糖相似，被譯為褐藻多糖。銅綠假單胞菌一旦在囊性纖維化（cystic fibrosis， CF）病人肺部定植后，常會突變成為黏液型菌株（Mucoid），即大量產生alginate多糖的菌。Alginate的大量合成一直以來被認為是銅綠假單胞菌難以從CF患者清除的原因之一。
近期，馬旅雁課題組的研究表明，在非黏液型菌的生物被膜形成中起關鍵作用的Psl多糖也是黏液型銅綠假單胞菌形成生物被膜的關鍵多糖(FEMS Immunol. Med. Microbiol. DOI：10.1111/j.1574 -695X.2012. 00934.x)。這為治療CF患者的銅綠假單胞菌感染提供了靶標。
此外，該課題組近期的研究還揭示了銅綠假單胞菌調控上述四種胞外多糖的一種機制。研究發現，同時具有磷酸甘露糖變位酶和磷酸葡萄糖變位酶活性的雙功能酶AlgC是生物被膜形成相關的四種多糖LPS、Psl、Pel和Alginate的合成所必需的。進一步研究發現，AlgC是這些多糖合成途徑中的關鍵節點酶，它通過控制這幾種多糖前體物質的代謝流來控制這些多糖的合成。類似AlgC的酶在許多原核甚至真核生物的糖代謝中均有發現。該研究所揭示的調控機制很可能有普遍性。研究論文發表在Environ. Microbiol.( doi:10.1111/j.1462-2920.2012.02753.x)上。
相關工作得到了俄亥俄州立大學、華盛頓大學和圭爾夫大學部分合作者的支持。
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