人体菌群与多种疾病密切相关，精准调控菌群已经成为微生物组学的热门科学问题。然而，人体菌群多样性高、人群异质性大、组成和功能的动态复杂，实现菌群精准调控挑战巨大；这其中解析微生物群落组装机制至关重要。细菌群体感应(Bacterial quorum sensing, QS)作为细菌交换信息和相互作用的重要机制，具有普遍性、特异性和调控能力；但细菌QS是否如何调控人类微生物群落的组装过程尚不清楚。

针对这一重要问题，博彩公司排名-博彩公司评级 丁涛课题组于2023年11月6日在Microbiome杂志（一区TOP）上在线发表了题为“Bacterial quorum sensing orchestrates longitudinal interactions to shape microbiota assembly”的研究论文。

该研究中利用在体外搭建的优化的口腔生物被膜（oral biofilm microbiota，OBM）的组装平台，真实模拟并追踪了口腔生物被膜菌群OBM的组装全过程。结合体外模型培养，宏基因组测序，高通量数据分析以及信号干扰实验，该研究发现OBM的组装过程中，依次处于优势地位的核心菌Streptococcus, Veillonella-Megasphaera group和Prevotella-Fusobacteria group，通过时序性的QS网络进行信息交流实现菌种间互作，推动菌群结构的序贯演替。

作者利用混合唾液、优化的培养基和厌氧工作站模拟人体口腔龈下真实环境，在体外搭建立了优化的体外口腔生物膜微生物群组装(OBMA)模型，还原了OBM的特征组装过程，获得了OBM时序组装过程中的宏基因组。

作者构建了细菌群体感应（QS）通路中信号合成和信号感应蛋白序列参考库，并将其与时序OBM宏基因组进行同源比对，从中发现了2291个QS同源蛋白，涉及21条QS通路；这些QS通路大多在OBM中是首次发现，并在OBM组装过程中呈现时序富集特点。

经过对获得的QS同源蛋白进行物种归类分析，作者发现OBM中的QS通路主要来源自菌群组装过程中时序富集的优势物种，包括链球菌、韦荣氏球菌-巨球型菌、普雷沃菌-梭杆菌，这些菌作为核心枢纽构建了OBM组建过程中的核心QS纵向通讯网络；进一步结合上述核心物种的富集时间、QS信号合成和感应蛋白类别及富集时间，作者发现QS信号在菌群通讯网络中是双向传递的，并对菌群组装过程中的群落结构定向转换具有关键作用。

为了验证纵向QS网络在装配过程中的定向塑造能力，作者利用QS干扰实验对菌群中的AI-2通讯网络进行了阻断干预，发现干扰淬灭菌群内的AI-2信号网络后，OBM的组装出现了延迟并且组装成熟的被膜更为脆弱；其中早期定植的核心菌链球菌的增殖延长，而晚期定植的核心菌普雷沃菌和梭杆菌的增殖则被抑制。

该研究揭示了人类口腔生物被膜菌群过程中的纵向时序群体感应（QS）网络，并通过实验验证了QS网络在预测和操纵菌群装配过程中的有效性。该工作为揭示自然复杂微生物群聚集的潜在机制提供了新的视角，并为通过干预QS网络最终精确操纵人类菌群提供了重要的理论基础。

中山大学丁涛课题组博士后苏颖为论文的第一作者。丁涛教授为论文的通讯作者。该项目受到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金和广东省基础和应用基础研究基金的资助。

稍早前，丁涛教授团队还在Gut Microbes 杂志发表综述Targeting microbial quorum sensing: the next frontier to hinder bacterial driven gastrointestinal infections（第一作者为苏颖博士后），全面综述了QS机制在病原菌驱动胃肠道感染的角色和作用，列举了在胃肠道菌群中发现的QS信号以及它们参与调控菌群生理代谢功能的实例。

该论文讨论了病原菌如何通过QS破坏胃肠道微生物群落平衡，菌群如何通过QS机制刺激宿主引发炎症及肿瘤转移以及宿主对致病菌群QS通讯的回击策略。该综述讨论了基于菌群QS研发新型菌群疗法的亟待解决的挑战，并展望了这项工作的巨大前景和价值。

Microbioime

DOI：10.1186/s40168-023-01699-4

原文链接： 

//microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-023-01699-4

Gut Microbes

DOI：

//doi.org/10.1080/19490976.2023.2252780

原文链接：

//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37680117/