ストレプトコッカス・ミュータンス（Streptococcus mutans）は、細菌-真菌相互作用においてカンジダ・アルビカンスのユビキチン修飾を制御している

Streptococcus mutans regulates ubiquitin modification of Candida albicans in the bacterial-fungal interaction.

抄録

ストレプトコッカス・ミュータンス（Streptococcus mutans）とカンジダ・アルビカンス（Candida albicans）の歯垢バイオフィルム内での生態学的相互作用は、う蝕の発症を促進する重要な因子である。本研究では、S. mutansが細胞外膜小胞（EMV）を介してC. albicansの増殖と病原性を制御し、重要なタンパク質の翻訳後修飾であるユビキチン化を調節していることを明らかにすることを目的とした。我々は、S. mutansとC. albicansの「接触に依存しない」相互作用を可能にするトランスウェル共培養モデルを確立した。その結果、S. mutans EMVはC. albicans細胞と直接会合し、バイオフィルムの形成と増殖を促進することが判明した。定量的ユビキチン化プロファイリングにより、S. mutansはC. albicansのユビキチン化ランドスケープを劇的に変化させることが明らかになった。その結果、C. albicansのプロテオーム全体で10,661のユビキチン化部位が同定され、翻訳、代謝、ストレス適応に関連する経路で濃縮されていることが明らかになった。S.ミュータンス菌との共培養により、糖の異化と還元力の生成に関与する398個のタンパク質のユビキチン化がアップレギュレートされた。S.ミュータンスは、C.アルビカンスのスーパーオキシドジスムターゼ-3のユビキチン化をアップレギュレートし、その分解と活性酸素レベルの上昇を誘導し、同時にC.アルビカンスの増殖を刺激した。本研究の結果は、S. mutansとC. albicansの相互作用を支配する重要なメカニズムとして、EMVとユビキチン化調節を解明し、う蝕原性口腔バイオフィルム環境の促進に関する新たな知見を提供するものである。本研究は、歯垢のディスバイオシスとう蝕発症の根底にある複雑な分子間相互作用の理解を大きく前進させるものである。

The ecological interplay between Streptococcus mutans and Candida albicans within dental plaque biofilms is an important factor driving pathogenesis of dental caries. This study aimed to investigate S. mutans regulation of C. albicans growth and virulence through extracellular membrane vesicles (EMVs) and modulation of ubiquitination, a key protein post-translational modification. We established a transwell co-culture model to enable "contact-independent" interactions between S. mutans and C. albicans. S. mutans EMVs were found to directly associate with C. albicans cells and promote biofilm formation and growth. Quantitative ubiquitination profiling revealed S. mutans dramatically alters the ubiquitination landscape in C. albicans. We identified 10,661 ubiquitination sites across the C. albicans proteome and their enrichment in pathways related to translation, metabolism, and stress adaptation. Co-culture with S. mutans led to upregulation of ubiquitination on 398 proteins involved in sugar catabolism and generation of reducing power. S. mutans upregulated ubiquitination of superoxide dismutase-3 of C. albicans, inducing its degradation and heightened reactive oxygen species levels, and concomitantly stimulated C. albicans growth. Our findings elucidate EMVs and ubiquitination modulation as key mechanisms governing the S. mutans-C. albicans interplay and provide new insights into the promotion of a cariogenic oral biofilm environment. This study significantly advances understanding of the complex molecular interactions underlying dental plaque dysbiosis and caries pathogenesis.