微生物一般是結構簡單的細胞。由黏附素等內(nèi)源性化學分子介導的細胞種內(nèi)或種間相互作用是驅(qū)動微生物群落結構和功能的關鍵。這種相互作用在地球化學循環(huán)、生態(tài)環(huán)境演變、生命健康等領域發(fā)揮重要作用。因此，精準編碼并探索微生物種內(nèi)或種間相互作用，有助于探討微生物群落功能與行為，對揭示微生物相互作用與疾病發(fā)生發(fā)展之間的關系、指導微生物代謝調(diào)控等具有重要意義。核酸作為編碼所有生命形式信息的化學分子，具有易于合成、結構可預測、靈活可編程等優(yōu)點，可在納米尺度上編程執(zhí)行特定功能。中國科學院福建物質(zhì)結構研究所張云團隊、杭州醫(yī)學研究所譚蔚泓團隊，聯(lián)合武漢大學袁荃團隊與余鋰鐳團隊，基于核酸分子的性質(zhì)與功能，運用自組裝策略，發(fā)展出功能核酸納米框架平臺。這一平臺通過調(diào)控靶向核酸分子序列以及核酸四面體框架大小，可實現(xiàn)微生物相互作用的特異性精準編碼。該團隊以銅綠假單胞桿菌種內(nèi)相互作用為研究模型，結合轉錄組學等分析手段發(fā)現(xiàn)，銅綠假單胞桿菌種內(nèi)空間組裝可顯著提高其表面?zhèn)鞲衅鞯幕虮磉_，使其對群體感應產(chǎn)生更敏感的反應。進而，被激活的群體感應系統(tǒng)導致更高水平的毒力因子產(chǎn)生，并對宿主細胞產(chǎn)生更強的炎癥影響。研究發(fā)現(xiàn)，微生物組裝誘導的短程相互作用引發(fā)了代謝的異質(zhì)性變化，推動了毒力因子的分泌。這展示了該平臺在編碼微生物種內(nèi)和種間相互作用中的普適性。這一功能核酸框架平臺策略為微生物間相互作用的調(diào)控提供了新思路，為揭示不同類型的微生物相互作用及代謝空間異質(zhì)性機制研究提供了技術支撐。未來，該成果有望應用于功能性多細胞體系設計與疾病治療等領域。相關研究成果以Framework nucleic acid strategy enables closer microbial contact for programming short-range interaction為題，發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）上。論文鏈接