不同生长状态下变异链球菌感受态调控机制的研究

Streptococcus mutans is the primary opportunistic pathogen associated with human dental caries. The regulation of genetic competence is tightly associated with its several virulences, including acid tolerance, biofilm formation and etc. Levels of competence gene expression and genetic transformation are different in planktonic and biofilm grow modes. This phenomenon reveals that growth status affects S. mutans competence regulation, but the detailed mechanisms are not completely understood. The first aim of the current project is to investigate the unclear mechanisms involving competence shut-off under planktonic growth in chemical-defined media, through constructing an overexpression strain that continuously expresses high level of the core competence regulation gene comX and using gene microarray chips to analyze and screen the potential critical regulation factors that correspond to overexpression of comX. The second aim of the current project is to further understand the mechanisms involving regulation of competence under planktonic growth in complex media, through exploring whether similar inhibition mechanism mediated by DprA, that found in Streptococcus pneumoniae competence regulation, can be found in S. mutans, and analyzing whether the possible DprA–like mechanism in S. mutans can co-operate with the known MecA competence inhibition mechanism. The last aim of the current project is to compare the differences in competence regulation mechanisms under planktonic versus biofilm growth modes, and to investigate the influence of regulation under biofilm growth mode on virulence factors of S. mutans. The results of the current project could has significant contributions to understand the different regulation mechanisms in different growth status and the role of S. mutans in caries development.

变异链球菌是龋病的主要条件致病菌，感受态调控与其耐酸、生物膜形成等多种致龋毒力特性紧密相关。浮游状态和生物膜状态感受态基因表达与遗传转化水平存在差异，表明该菌感受态调控受到生长状态的重要影响，但相关机制不完全清楚。本研究拟首先研究合成培养基浮游生长状态下尚不明确的感受态关闭机制，通过构建过表达菌株持续高表达核心感受态调控基因comX，以基因芯片技术分析筛选响应comX高表达的潜在感受态调控因子；其次，探索肺炎链球菌的DprA感受态关闭机制在变异链球菌中的作用，分析该机制与变异链球菌已报道的MecA感受态关闭机制之间的协同作用，从而完善对天然培养基浮游生长状态感受态调控机制的认识；最后，以浮游状态感受态调控关键因子为基础，研究生物膜生长状态下感受态调控机制的差异，以及对该菌致龋毒力特性的影响。本研究的结果将有助于深入认识该致龋菌在不同生长状态下的感受态调控方式及在龋病发生中的作用机制。

变异链球菌是龋病的主要条件致病菌，感受态调控与生物膜形成、自溶等多种致龋毒力特性紧密相关，本项目通过综合运用多种基因组学、转录组学及表型研究方法，对晚期感受态基因dprA在天然培养基浮游生长状态下感受态关闭中所起作用进行探索，并对生物膜状态下感受态信号分子XIP诱导自溶作用的具体机制进行了研究，研究发现，与感受态研究模式生物肺炎链球菌不同，变异链球菌的dprA基因并不参与关闭天然培养基生长状态下的感受态，而自溶素AtlA参与了生物膜状态下XIP信号肽诱导变异链球菌自溶过程，研究结果有助于认识变异链球菌在不同生长状态下的感受态调控机制及感受态表型与其他致龋表型的交叉调控作用。有文献报道变异链球菌的感受态信号分子参与其与口腔共生微生物之间的复杂相互作用，因此本项目对变异链球菌感受态信号系统对重要的口腔黏膜致病菌白色念珠菌的跨原核生物界-真核生物界作用进行探索，发现该菌的感受态信号分子XIP在低浓度（0.2 µM）可明显抑制白色念珠菌的菌丝及生物膜形成，研究结果有助于更好地认识口内多菌种环境的复杂作用关系对口腔微生物致病性的影响，对于口腔疾病的防治也具有重要意义。最后，本项目基于口腔健康与全身健康的紧密关系以及临床医生在临床工作中推广口腔保健知识的重要性，通过设计调查问卷对口腔医学和临床医学本科一年级新生和三年级学生的口腔健康知识、行为、状态进行了横断面对比与分析，调查表明高年级的口腔医学生相比临床医学生拥有更好的口腔健康，然而，不管哪个年级，口腔医学和临床医学专业学生的口腔健康状况和口腔保健知识的掌握情况都不容乐观，这部分研究的结果有助于了解当前医学生的口腔卫生现状，为将来的口腔健康教育改革提供一些参考和启示。