新研究揭示微生物群落組裝機制

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中山大學中山醫學院教授丁濤團隊研究揭示了人類口腔生物被膜（OBM）菌群過程中的縱向時序群體感應網絡，并通過實驗驗證了細菌群體感應網絡在預測和操縱菌群裝配過程中的有效性。近日，相關成果在線發表于《微生物組》。

此前，丁濤團隊全面綜述了細菌群體感應機制在病原菌驅動胃腸道感染的角色和作用，列舉了在胃腸道菌群中發現的細菌群體感應信號以及它們參與調控菌群生理代謝功能的實例。相關文章發表于《腸道微生物》。

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自主搭建的體外菌群組裝觀測模型。丁濤團隊 供圖

論文通訊作者丁濤表示，人體菌群與多種疾病密切相關，精準調控菌群已經成為微生物組學的熱門科學問題。然而，人體菌群多樣性高、人群異質性大、組成和功能的動態復雜，實現菌群精準調控挑戰巨大。此外，細菌群體感應如何調控人類微生物群落的組裝過程尚不清楚。

該研究利用在體外搭建的優化的OBM的組裝平臺，真實模擬并追蹤了OBM菌群OBM的組裝全過程。同時發現OBM的組裝過程中，依次處于優勢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，通過時序性的細菌群體感應網絡進行信息交流實現菌種間互作，推動菌群結構的序貫演替。

該研究構建了細菌群體感應通路中信號合成和信號感應蛋白序列參考庫，并將其與時序OBM宏基因組進行同源比對，從中發現了2291個細菌群體感應同源蛋白，涉及21條細菌群體感應通路。這些細菌群體感應通路大多在OBM中是首次發現，并在OBM組裝過程中呈現時序富集特點。

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口腔菌群組裝過程中的核心菌信號調節網絡。丁濤團隊 供圖

經過對獲得的細菌群體感應同源蛋白進行物種歸類分析，研究人員發現OBM中的細菌群體感應通路主要來源自菌群組裝過程中時序富集的優勢物種。同時發現細菌群體感應信號在菌群通訊網絡中是雙向傳遞的，并對菌群組裝過程中的群落結構定向轉換具有關鍵作用。

丁濤表示，該研究工作為揭示自然復雜微生物群聚集的潛在機制提供了新的視角，并為通過干預細菌群體感應網絡最終精確操縱人類菌群提供了重要的理論基礎。

相關論文信息：

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

https://doi.org/10.1080/19490976.2023.2252780