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为解决多物种生物膜中细胞外聚合物（EPS）成分难以表征的问题，研究人员以 Microbacterium oxydans 等四种细菌为对象，研究种间相互作用对 EPS 成分的影响。结果发现种间作用影响 EPS 聚糖和蛋白质成分，该研究有助于理解生物膜复杂性。
在神秘的微生物世界里，生物膜是微生物独特的 “聚居地”。生物膜中的微生物并非 “单打独斗”，而是形成了一个复杂的群落，它们被包裹在细胞外聚合物（EPS）构成的基质中。EPS 就像生物膜的 “建筑材料”，决定了生物膜的结构、功能和稳定性，其中的聚糖和蛋白质成分更是起着关键作用。然而，由于生物膜中细菌种类繁多，且它们之间存在复杂的相互作用，精确表征 EPS 的成分成为了一大难题。而且以往研究多聚焦于细菌细胞本身，忽视了生物膜基质在促进群落特性方面的作用。为了深入了解这一复杂的体系，研究人员开展了相关研究，该研究成果发表在《Biofilm》上。
研究人员利用了多种关键技术方法。首先是荧光凝集素结合分析（FLBA），通过不同的荧光标记凝集素，来识别生物膜基质中特定的聚糖成分；其次是元蛋白质组学技术，结合基质提取和质谱分析，鉴定单物种和多物种生物膜中差异或独特存在的蛋白质。此外，还运用了共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）对生物膜进行成像观察。
在研究结果部分：
- 荧光凝集素筛选显示多物种生物膜中存在多种基质聚糖：通过 78 种荧光凝集素对多物种生物膜进行筛选，发现 AAL、IAA、RCA、VVA 和 WGA 这五种凝集素能与多物种生物膜产生强烈荧光信号，表明多物种生物膜中存在包括岩藻糖、氨基糖等多种聚糖，且 EPS 聚糖可分为细胞表面相关、网络 / 丝状和云状结构。
- 种间相互作用诱导基质聚合物产生：对比单物种和多物种生物膜中凝集素的结合模式，发现不同物种组合会使生物膜中聚糖结构发生变化。如 IAA 凝集素在不同单物种生物膜中结合不同结构，在 XR 和 PA 的共培养生物膜中结合模式改变；RCA 凝集素在不同物种生物膜中结合情况也不同，多物种生物膜诱导产生云状结构。
- X. retroflexus 与特定聚合物共定位：使用荧光标记的 XR，结合 RCA - Rhodamine 染色发现，在多物种生物膜中 XR 与半乳糖 / GalNac 聚合物存在共定位现象，暗示 XR 可能与其他物种共同作用产生这些聚合物。
- 基质蛋白质组学鉴定相关蛋白：运用基质蛋白质组学，通过构建修剪后的参考蛋白质组，减少物种间蛋白质的交叉映射，成功鉴定出多种蛋白质。如在 PA 中发现 S 层同源结构域蛋白（SLPs）在多物种生物膜中丰度更高；在 XR 中鉴定出多种细胞外蛋白和 TonB 依赖受体（TBDR）。
- 鞭毛和细胞壁蛋白的潜在作用：分析发现多种参与细胞运动和细胞壁 / 膜生物合成的蛋白质在不同样本和物种中存在差异或独特表达。如 XR 中的鞭毛蛋白在多物种生物膜中丰度更高，PA 中的一种鞭毛蛋白仅在多物种生物膜中被检测到，这表明鞭毛蛋白可能在生物膜中发挥结构功能。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了多物种生物膜中聚糖的多样性，种间相互作用显著影响基质聚糖的产生和空间组织。蛋白质组学分析鉴定出多种与生物膜相关的蛋白质，包括 SLPs、TBDR、鞭毛蛋白等，它们在生物膜的稳定性、营养运输和结构完整性方面发挥重要作用。尽管研究中发现细胞质蛋白占比较高，可能是由于细胞裂解或基质提取导致，但也可能与蛋白质的 “兼职” 功能有关。总之，该研究深入剖析了种间相互作用对生物膜基质成分的影响，有助于理解生物膜的复杂性，为生物膜在医学、工业和环境领域的管理和应用提供了理论依据 。
