变形链球菌ComCDE密度感应系统对变链素V调控机制的研究

变形链球菌是龋病的主要病原菌，密度感应是菌斑生物膜中细菌之间的信号传递机制。本课题组前期研究显示ComCDE密度感应系统上调变链素Ⅳ相关基因表达，发现变链素导致变形链球菌周围细菌释放游离DNA，促进菌斑生物膜形成和结构稳定。进一步研究提示除变链素Ⅳ外，尚有裂解周围细菌释放自身DNA的变链素V存在。我们认为，在生物膜成熟过程中，受ComCDE密度感应系统调控的变链素V极可能发挥重要作用。本项目拟通过构建变形链球菌comC基因缺陷株，检测该缺陷株nlmC基因的表达，证明ComCDE密度感应系统对变链素V的调控作用；构建nlmC基因缺陷株，检测该缺陷株由变链素V诱导形成的生物膜表型及菌群中游离DNA量的变化，研究变形链球菌ComCDE密度感应系统对变链素V的调控机制。为阻断菌群间信号传递，降低口腔微生物菌群致龋性及预防龋病提供一种新的控制途径。

变形链球菌是龋病的主要病原菌，密度感应是菌斑生物膜中细菌之间的信号传递机制。本课题组前期研究显示ComCDE密度感应系统上调变链素IV相关基因表达，发现变链素导致变形链球菌周围细菌释放游离DNA，促进菌斑生物膜形成和结构稳定。进一步研究提示除变链素IV外，尚有裂解周围细菌释放自身DNA的变链素V存在。我们认为，在生物膜形成和成熟过程中，受ComCDE密度感应系统调控的变链素V可能发挥重要作用。本课题通过扫描电镜和激光共聚焦扫描显微镜观察变形链球菌野生株和nlmC突变株的生物膜表型，变形链球菌野生株和nlmC突变株与戈登链球菌共培养的生物膜表型，以及nlmC突变株加入变链素V后形成的生物膜表型，通过荧光定量PCR检测变形链球菌野生株、nlmC突变株和戈登链球菌分别共培养菌群中游离DNA量的变化，研究变链素V对变形链球菌生物膜形成的调控机制。本课题通过多肽合成的方法获得变链素V。实验结果发现，nlmC突变株生物膜较野生株稀疏松散，加入变链素V后，在4h和8h生物膜形成早期，细菌量介于野生株和nlmC突变株二者之间，细菌间相互交联形成菌团，生物膜得到一定程度的恢复；24h生物膜nlmC突变株加入变链素V前后无明显差异。4h和8h生物膜中野生株生物膜绿色荧光面积GFA和活菌/死菌均高于nlmc突变株和加入变链素V的 nlmc突变株，加入变链素V的 nlmc突变株死菌数明显高于野生株和nlmc突变株，差异有统计学意义。24h生物膜：野生株生物膜绿色荧光面积GFA和活菌/死菌低于nlmc突变株和加入变链素V的 nlmc突变株，差异无统计学意义。荧光定量PCR结果提示，生物膜形成早期，变链素V通过裂解周围细菌促进生物膜形成。上述实验结果提示，变链素V在生物膜形成早期过程中具有重要作用，可能是通过裂解周围细菌，释放游离DNA，以调控菌斑生物膜的形成。当生物膜成熟后，未见变链素V具备该调控作用。本课题为研究菌斑生物膜形成早期的调控机制提供了实验依据，为阻断菌群间信号传递，降低口腔微生物菌群致龋性及预防龋病提供一种可能的新控制途径。