Междисциплинарная группа исследователей под руководством профессора Цянь Пейюаня из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) с использованием подхода синтетической биологии раскрыла, как небольшая микробная молекула связана с развитием кариеса зубов, сообщает портал phys.org.
микробная молекула, выделяемая бактерией Streptococcus mutans (S. mutans), обычно встречающаяся в ротовой полости человека, является причиной образования зубного налета, а впоследствии и возникновения кариеса. Это выяснила группа ученых из Гонконгского университета науки и технологий, которой руководил профессор Цянь Пейюань, заведующий кафедрой наук об океане и отделом наук о жизни. Новая научная работа предлагает новое понимание воздействия микробиоты полости рта человека на здоровье и способствует будущим исследованиям по профилактике зубных болезней. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.
Каждая влажная поверхность на нашей планете покрыта биопленкой, состоящей из микробных клеток, объединенных во внеклеточный органический матрикс. Раннее исследование, проведенное Национальным институтом здравоохранения (NIH), показало, что более 80% бактериальных инфекций человека вызваны биопленкой. Таким образом, бактерия S. mutans, естественный и основной обитатель ротовой полости человека, обладающая сильной способностью образовывать биопленки и продуцировать органические кислоты, долгое время считалась основным этиологическим агентом кариеса зубов.
Развитие кариеса или разрушения зубов – сложный процесс, который в основном зависит от наличия микробных биопленок на поверхности зубов, известных как зубной налет. Разрушение зубов было признано одной из наиболее распространенных бактериальных инфекций и дорогостоящих хронических заболеваний, поражающих людей. Ежегодно глобальное экономическое бремя лечения кариеса составляет миллиарды долларов. Хотя макромолекулярные агенты S. mutans для образования и развития биопленок были широко исследованы, роль низкомолекулярных вторичных метаболитов в образовании биопленок S. mutans остается в значительной степени неизученной.
Исследовательская группа профессора Цяня изучает взаимодействия микробов и животных, опосредованные сигнальными молекулами из биопленки, с использованием интегрированных подходов геномики, транскриптомики и химической биологии. Недавно исследовательская группа расширила свою работу над биопленками, имеющими отношение к общественному здоровью. В сотрудничестве с профессором Чжан Вэнь-Цзюнь и профессором Ройей Мабудиан из Калифорнийского университета в Беркли, а также профессором Робертом Берном из стоматологического колледжа при университете Флориды команда обнаружила кластер биосинтетических генов поликетидов/нерибосомных пептидов, названный muf, который напрямую коррелирует с сильной способностью к образованию биопленок, из штаммов S. mutans, клинически выделенных из зубного налета.
Затем был идентифицирован биоактивный продукт, связанный с muf – мутанофактин-697, который содержит новый молекулярный каркас. Дальнейшие исследования механизма действия показали, что этот уникальный микробный вторичный метаболит способствует образованию биопленок с помощью беспрецедентного физико-химического механизма: эта небольшая молекула связывается с клетками S. mutans и внеклеточной ДНК, увеличивает гидрофобность бактерий и впоследствии способствует адгезии бактерий и образованию биопленок.
Профессор Цянь сказал: «Наши результаты представляют первый пример микробного вторичного метаболита, способствующего образованию биопленок с помощью физико-химического подхода, подчеркивая важность вторичного метаболизма в посредничестве критических процессов, связанных с развитием кариеса». Это открытие позволит провести дальнейшее механистическое исследование связанных с мутанофактином химических регуляторных процессов в экологии ротовой полости человека, а также более подробно изучить заболеваемость и профилактику кариеса, вызванного стрептококками.
