Pyruvate oxidase: a molecular determinant of commensalism among the oral microbiome

丙酮酸氧化酶:口腔微生物群共生的分子决定因素

基本信息

  • 批准号:
    10362734
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-04-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Caries is one of the most prevalent oral diseases. Despite several decades of substantial caries research, only incremental progress has been made in disease prevention. Caries is the result of polymicrobial dysbiosis and not curable since the tooth structure is destroyed by fermentative acid by-products from caries-associated bacterial species. Therefore, strong emphasis should be on caries prevention. Caries risk assessment (CRA) is a widely accepted approach to caries prevention, but has been criticized because it leads to patients with increased risk not being identified. One drawback of CRA is that the polymicrobial nature of caries is not considered. Furthermore, it lacks any molecular markers sampled directly at the tooth surface where caries occurs. A key to improved CRA and prevention is a better understanding of molecular mechanisms that promote oral commensals associated with general oral health. We have identified an important trait of commensal oral streptococci that promotes molecular commensalism: the pyruvate oxidase, SpxB, provides a growth advantage under aerobic conditions since its metabolic activity generates additional ATP as well as pathogen-inhibiting H2O2. SpxB therefore enables early commensal streptococci to outgrow and inhibit H2O2 susceptible and caries-associated species. Our hypothesis is that commensal streptococci producing higher amounts of metabolically important ATP and inhibitory H2O2 are more competitive and thus allow dental plaque to be more resistant to cariogenic dysbiosis. We therefore propose the following Specific Aims: Aim 1: Cellular context - molecular mechanisms determining differential H2O2 production. Aim 2: Oral context - determine whether spxB regulation influences competitiveness in vivo. Aim 3: Clinical context - Real time measurements of H2O2 production and spxB expression from ex vivo dental plaques. The proposed aims will support our overall goal to better understand the health-associated traits of oral commensals and lead to a paradigm shift in caries research towards that of molecular commensalism; a vastly understudied area of oral microbiology. The gained knowledge will provide important new insight into the development of new strategies to prevent oral diseases like caries.
项目摘要 龋齿是最普遍的口腔疾病之一。尽管有几十年的龋齿 研究,仅在预防疾病方面取得了进步。龋齿是 多种疾病性营养不良,无法治愈,因为牙齿结构被发酵酸破坏 来自龋齿相关的细菌物种的副产品。因此,应强调 龋齿预防。龋齿风险评估(CRA)是一种被广泛接受的龋齿方法 预防,但受到批评,因为它导致风险增加的患者不存在 确定。 CRA的一个缺点是,不考虑龋齿的多性生物性质。 此外,它缺少直接在龋齿的牙齿表面采样的任何分子标记 发生。改善CRA和预防的关键是对分子的更好理解 促进与普通口腔健康相关的口腔份额的机制。我们有 确定了共生口腔链球菌的重要特征,该特征促进了分子 共生主义:丙酮酸氧化酶SPXB在有氧运动下具有生长优势 由于其代谢活性会产生额外的ATP以及抑制病原体 H2O2。因此,SPXB使早期的共生链球菌能够超越并抑制 H2O2易感和龋齿相关物种。我们的假设是共生链球菌 产生更高量的代谢重要的ATP和抑制性H2O2是更多 竞争激烈,因此允许牙齿更能更能抵抗致癌性营养不良。我们 因此提出以下具体目标: 目标1:细胞环境 - 确定差异H2O2产生的分子机制。 目标2:口服环境 - 确定SPXB调节是否影响体内竞争力。 目标3:临床环境 - H2O2产生和SPXB表达的实时测量 来自Ex Vivo Dental Plaques。 拟议的目标将支持我们的整体目标,以更好地了解与健康相关的特征 口服分子,并导致龋齿研究向分子的范式转移 共同主义;口腔微生物学大量研究的领域。得到的 知识将为开发新策略提供重要的新见解,以防止 口腔疾病像龋齿。

项目成果

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