2021年3月4日，广州海洋实验室香港分部主任钱培元教授带领的跨学科研究团队，与美国加州大学伯克利分校张文君教授、Roya Maboudian教授和美国佛罗里达大学口腔学院的Robert Burne教授鼎立合作，将生物膜信号分子调控的微生物与动物相互作用关系拓展到公共卫生领域，揭示了人类口腔微生物小分子促进牙菌斑形成的理化机制。相关研究成果已发表于国际权威科学期刊Nature Chemical Biology。
   生物膜由被胞外大分子包裹的有组织的细菌群体组成， 其可引起超过80%的人类细菌感染。比如，牙齿表面微生物生物膜（牙菌斑）的形成可进一步发展为龋齿，这是困扰人类最常见的慢性细菌感染疾病之一，且治疗费用昂贵，每年达数十亿美元。为了破解人类口腔微生物合成次生代谢小分子促进牙菌斑形成的奥秘，香港分部钱培元教授和张文君教授带领的国际跨学科研究团队运用基因组学、转录组学和化学生物学的方法，从临床牙菌斑分离的变形链球菌菌株中发现了一种与生物膜形成能力的增强直接相关基因簇（即聚酮/非核糖体肽生物合成基因簇muf），以及由muf基因簇产生的具有新型分子骨架结构的生物活性产物——mutanofactin-697。另外，经过进一步的作用机制研究，该合作团队阐明了这种微生物次级代谢物mutanofactin-697促进生物膜形成的理化机制--该小分子通过与变形链球菌细胞和胞外DNA结合来增加细菌的疏水性，进而促进细菌粘附和生物膜的形成。这个前所未有的分子机制突出了次生代谢产物在介导与龋病发展相关过程中的重要性。
   通过对形成牙菌斑的细菌基因族及其对应代谢分子的组学及理化机制研究，将为口腔生物群对人类健康影响提供新的科学依据，推动未来龋齿的预防与治疗。这次成功的团队合作彰显了香港分部国际跨学科研究合作的优势，香港分部将继续积极发挥国际科研合作平台的引领作用。

（左上图）生物合成基因簇muf或mutanofactin-697（5）对人造丙烯酸牙表面生物膜形成的影响。（左下图）mutanofactin-697（5）的拟议生物合成途径。（右图）mutanofactin-697（5）促进链球菌生物膜形成的拟议机制：5 在链球菌内经生物合成并被分泌出来后，与自身和邻近的链球菌结合，在细菌细胞周围形成表面层。疏水层增加细菌细胞表面的疏水性，促进细菌的初始粘附及随后的生物膜形成和成熟。此外，5 还直接结合eDNA，并促进eDNA介导的细胞聚集和生物膜形成。

论文链接： https://www.nature.com/articles/s41589-021-00745-2