口腔微生物叢の糖鎖言語

Glycolanguage of the oral microbiota.

抄録

口腔には多様でダイナミックな細菌バイオフィルム群集が存在し、口腔の健康維持に極めて重要である。糖鎖は、卓越した生物学的情報のキャリアとして、口腔の健康と疾病を形成する基本的なプロセスに関与している。細菌の糖鎖構造は、糖タンパク質、リポ多糖（LPS）、細胞壁糖鎖ポリマー、および外多糖などの多様な化合物を包含し、細菌の生理学、免疫原性、生活様式、および相互作用やコロニー形成能力に直接的な影響を及ぼすことで、細菌の適性に影響を及ぼすことがよく知られている。したがって、口腔細菌の糖鎖構造とコード化された糖言語を理解することは、細菌の病原性メカニズムを解明し、治療介入のための標的戦略を開発するための鍵となる。免疫学的な役割が知られていることから、口腔糖鎖生物学の研究のほとんどはLPSを対象としてきたが、最近では糖タンパク質への関心が高まっている。本総説では、連鎖球菌、Porphyromonas gingivalis、Tannerella forsythia、Fusobacterium nucleatumなどの著名な口腔内細菌に発現する糖タンパク質に焦点を当て、糖タンパク質の多面的な姿を描く。我々はまず、異なる糖鎖クラスの特徴を定義し、次に口腔細菌によって産生される糖鎖の構造的多様性に関する知識の現状を要約し、支配的な生合成経路を説明し、これらのエネルギー的に高価な化合物の生物学的役割を列挙する。さらに、齲蝕、歯周炎、および全身状態に及ぼす口腔内の糖鎖基盤の解明に関する新たな研究にも焦点を当てる。現在の知識を統合し、知識のギャップを明らかにすることで、本総説は、口腔微生物学の理解を深め、新規抗菌薬を開発するために、口腔細菌が話す糖鎖言語を研究することの重要性を強調する。

The oral cavity harbors a diverse and dynamic bacterial biofilm community which is pivotal to oral health maintenance and, if turning dysbiotic, can contribute to various diseases. Glycans as unsurpassed carriers of biological information are participating in underlying processes that shape oral health and disease. Bacterial glycoinfrastructure-encompassing compounds as diverse as glycoproteins, lipopolysaccharides (LPSs), cell wall glycopolymers, and exopolysaccharides-is well known to influence bacterial fitness, with direct effects on bacterial physiology, immunogenicity, lifestyle, and interaction and colonization capabilities. Thus, understanding oral bacterias' glycoinfrastructure and encoded glycolanguage is key to elucidating their pathogenicity mechanisms and developing targeted strategies for therapeutic intervention. Driven by their known immunological role, most research in oral glycobiology has been directed onto LPSs, whereas, recently, glycoproteins have been gaining increased interest. This review draws a multifaceted picture of the glycolanguage, with a focus on glycoproteins, manifested in prominent oral bacteria, such as streptococci, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, and Fusobacterium nucleatum. We first define the characteristics of the different glycoconjugate classes and then summarize the current status of knowledge of the structural diversity of glycoconjugates produced by oral bacteria, describe governing biosynthetic pathways, and list biological roles of these energetically costly compounds. Additionally, we highlight emerging research on the unraveling impact of oral glycoinfrastructure on dental caries, periodontitis, and systemic conditions. By integrating current knowledge and identifying knowledge gaps, this review underscores the importance of studying the glycolanguage oral bacteria speak to advance our understanding of oral microbiology and develop novel antimicrobials.