——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
微生物一般是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的細(xì)胞。由黏附素等內(nèi)源性化學(xué)分子介導(dǎo)的細(xì)胞種內(nèi)或種間相互作用是驅(qū)動(dòng)微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵。這種相互作用在地球化學(xué)循環(huán)、生態(tài)環(huán)境演變、生命健康等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。因此,精準(zhǔn)編碼并探索微生物種內(nèi)或種間相互作用,有助于探討微生物群落功能與行為,對(duì)揭示微生物相互作用與疾病發(fā)生發(fā)展之間的關(guān)系、指導(dǎo)微生物代謝調(diào)控等具有重要意義。
核酸作為編碼所有生命形式信息的化學(xué)分子,具有易于合成、結(jié)構(gòu)可預(yù)測(cè)、靈活可編程等優(yōu)點(diǎn),可在納米尺度上編程執(zhí)行特定功能。
中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所張?jiān)茍F(tuán)隊(duì)、杭州醫(yī)學(xué)研究所譚蔚泓團(tuán)隊(duì),聯(lián)合武漢大學(xué)袁荃團(tuán)隊(duì)與余鋰鐳團(tuán)隊(duì),基于核酸分子的性質(zhì)與功能,運(yùn)用自組裝策略,發(fā)展出功能核酸納米框架平臺(tái)。這一平臺(tái)通過(guò)調(diào)控靶向核酸分子序列以及核酸四面體框架大小,可實(shí)現(xiàn)微生物相互作用的特異性精準(zhǔn)編碼。
該團(tuán)隊(duì)以銅綠假單胞桿菌種內(nèi)相互作用為研究模型,結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)等分析手段發(fā)現(xiàn),銅綠假單胞桿菌種內(nèi)空間組裝可顯著提高其表面?zhèn)鞲衅鞯幕虮磉_(dá),使其對(duì)群體感應(yīng)產(chǎn)生更敏感的反應(yīng)。進(jìn)而,被激活的群體感應(yīng)系統(tǒng)導(dǎo)致更高水平的毒力因子產(chǎn)生,并對(duì)宿主細(xì)胞產(chǎn)生更強(qiáng)的炎癥影響。研究發(fā)現(xiàn),微生物組裝誘導(dǎo)的短程相互作用引發(fā)了代謝的異質(zhì)性變化,推動(dòng)了毒力因子的分泌。這展示了該平臺(tái)在編碼微生物種內(nèi)和種間相互作用中的普適性。
這一功能核酸框架平臺(tái)策略為微生物間相互作用的調(diào)控提供了新思路,為揭示不同類(lèi)型的微生物相互作用及代謝空間異質(zhì)性機(jī)制研究提供了技術(shù)支撐。未來(lái),該成果有望應(yīng)用于功能性多細(xì)胞體系設(shè)計(jì)與疾病治療等領(lǐng)域。
相關(guān)研究成果以Framework nucleic acid strategy enables closer microbial contact for programming short-range interaction為題,發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上。
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