Учёные раскрыли микромолекулярный физико-химический механизм образования зубного налёта

Междисциплинарная группа исследователей под руководством профессора Цянь Пэйюаня из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) раскрыла, как новый микробный малый молекулярный метаболит, продуцируемый Streptococcus mutans (S. mutans), связан с развитием кариеса. Исследование, опубликованное в Nature Chemical Biology, предлагает новые данные о влиянии микробиоты полости рта на здоровье.

Более 80% бактериальных инфекций у человека вызываются биоплёнками. S. mutans, основной обитатель полости рта, способный активно формировать биоплёнки и производить органические кислоты, давно признан главным этиологическим агентом кариеса. Глобальное экономическое бремя лечения кариеса исчисляется миллиардами долларов ежегодно.

Используя подходы синтетической биологии, интегрированной геномики, транскриптомики и химической биологии, команда обнаружила у клинически изолированных штаммов S. mutans биосинтетический генный кластер muf. Этот кластер напрямую коррелирует со способностью к активному формированию биоплёнки.

Было идентифицировано ассоциированное с muf биоактивное вещество — мутанофактин-697, содержащий новую молекулярную структуру. Исследования механизма действия показали, что этот уникальный микробный вторичный метаболит способствует образованию биоплёнки через беспрецедентный физико-химический механизм:

• Малые молекулы связываются с клетками S. mutans и внеклеточной ДНК.
• Это увеличивает гидрофобность бактерий.
• В результате усиливается бактериальная адгезия и формирование биоплёнки.

Профессор Цянь отметил: «Наши результаты представляют первый пример того, как микробный вторичный метаболит способствует образованию биоплёнки физико-химическим путём».

Это открытие позволит в дальнейшем изучить механизмы химической регуляции, связанные с мутанофактином, в экологии полости рта человека, а также в возникновении и профилактике кариеса, вызываемого стрептококками.