Новая микробная малая молекула связана с развитием кариеса зубов. 18-03-2021 Междисциплинарная группа исследователей под руководством профессора Цянь Пейюаня из Гонконгского Университета Науки и Техники (HKUST) при помощи метода синтетической биологии выяснили, как новая микробная малая молекула, выделяемая Streptococcus mutans, связана с развитием кариеса зубов. Ученые предложили новое понимание воздействия микробиоты полости рта человека на здоровье, облегчив тем самым будущие исследования по профилактике кариеса зубов.
Любая влажная поверхность покрывается биопленкой, состоящей из микробных клеток, встроенных во внеклеточный органический матрикс. Исследование, проведенное ранее Национальным Институтом Здравоохранения (NIH), показало, что более 80% бактериальных инфекций человека были вызваны биопленкой. Таким образом, S. mutans, естественный и основной обитатель ротовой полости человека, обладающий сильной способностью образовывать биопленки и продуцировать органические кислоты, долгое время считался 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. 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 изучала взаимодействия микробов и животных, под действием сигнальных молекул из биопленки, с использованием интегрированных подходов геномики, транскриптомики и химической биологии. Недавно исследовательская группа расширила свою работу над биопленками, связанными со здоровьем человека.
В сотрудничестве с проф. Чжан Вэнь-Цзюнь и проф. Ройя Мабудян из Калифорнийского Университета в Беркли и профессором Робертом Берном из Стоматологического Колледжа при Университете Флориды команда обнаружила кластер биосинтетических генов поликетидов/нерибосомных пептидов, muf, который напрямую коррелирует способность к образованию устойчивых биопленок у штаммов S.mutans, клинически выделенных из зубного налета.
Затем был идентифицирован биоактивный продукт, связанный с muf, мутанофактин-697, который содержал новый молекулярный каркас. Дальнейшие исследования механизма действия показали, что этот уникальный микробный вторичный метаболит способствует образованию биопленок с помощью беспрецедентного физико-химического механизма: эта малая молекула связывается с клетками S.mutans и внеклеточной ДНК, увеличивает гидрофобность бактерий и впоследствии способствует адгезии бактерий и образованию биопленок.