海洋生物被膜团队在细菌生物被膜功能异质化研究方向取得新进展
生物被膜是细菌在宿主体内与自然环境中形成的结构化胞外基质包裹的细胞集合体。即便菌群遗传背景完全一致,生物被膜内部的细胞也会随营养、代谢等微环境梯度发生显著的功能分化,这种细胞亚群分工,是细菌群体抵御外界逆境、维持感染持续性的核心策略。尽管生物被膜的细胞异质性已经得到广泛报道,但传统测序手段会掩盖单细胞层面的转录与代谢特征,不同亚群的功能分工、亚群间的协同互作如何支撑生物被膜整体抗逆能力,仍有待深入解析。近日,中国海洋大学海洋生物被膜团队借助细菌单细胞转录组测序技术,揭示了万古霉素处理条件下葡萄球菌生物被膜的单细胞转录动态,揭示了果糖代谢介导的亚群分化以及生物被膜内代谢互作,阐明了生物被膜依靠代谢异质性实现群体抗逆的新机制。团队首先针对模式葡萄球菌生物被膜开展单细胞转录组分析,对比万古霉素处理前后生物被膜的单细胞转录特征(图1A)。将生物被膜内细菌划分为 9个功能各异的细胞亚群(图1B)。亚群 1、亚群 2 在生物被膜内显著富集,成为维系生物被膜稳态的两大核心类群。图1 葡萄球菌生物被膜单细胞转录组测序分析进一步分析发现,两个亚群采用差异化且互为补充的适应策略。亚群1高表达果糖 PTS