元素百科介绍微生物菌胶团的形成和调节分子机制的研究进展。活性污泥法是市政污水和工业废水净化处理的主流技术。90%以上的市政污水和50%的工业废水采用活性污泥法处理，微生物菌胶团的形成是活性污泥法成功的关键。胶质细胞外多聚物(EPS)是活性污泥细菌胶团形成所必需的“粘合剂”。为此，中国科学院水生生物研究所邱东茹学科组对微生物菌胶团的形成和调节进行了深入系统的研究。
邱东茹学科组发现，两种编码天冬酰胺合成酶的旁系同源基因，除了多糖合成相关基因和基因簇，（Water Research 102: 494-504、RpoNN sigma因子(sigma54)对菌胶团的形成起着重要作用。最近，该学科组确定了一个依赖Rpon的学科组 sigma因子的双组分系统（Two-component system）PrsK(感应器组氨酸激酶)和Prsr(响应转录调节因子)共同调节特殊胞外蛋白质的表达，称为PEP-CTERM。PEP是靠近羧基端、高度保守的脯氨酸-谷氨酸-脯氨酸基序，可能是蛋白质分选的信号。该蛋白富含天冬酰胺残基（N），通过N-联锁的蛋白质糖基化，与外多糖可以形成网状EPS：细胞外多糖长链相当于网络电缆，PEP-CTERM蛋白质像网络电缆交织，包裹微生物细胞，引导活性污泥微生物细菌胶团的形成。PEP-CTERM蛋白AAEP-CTERM蛋白过度表达（PepA）在菌胶团形成中绕过Prsk-Prsr二组分系统的必要性。研究发现，与菌胶团形成相关的PEP-CTERM、prsK-索氏菌的prsR和多糖合成基因以及基因簇（Thuaera）、聚磷菌（CAP）、最近发现的亚硝化细菌和硝化螺旋菌（Nitrospira）氨氧化菌的全过程（comammox）存在于许多重要的活性污泥细菌基因组或宏基因组中，说明这些活性污泥细菌可以形成菌胶团，从而在活性污泥工艺中得到丰富，发挥有机污染物降解、除磷脱氮的作用。
这些发现为揭示活性污泥微生物胶团的形成机制奠定了良好的基础，对提高活性污泥工艺处理效率、污泥膨胀控制、剩余污泥减少和资源利用具有参考意义。在研究员邱东如的指导下，博士生高娜和夏明完成了上述研究，研究工作得到了中国科学院的“微生物组计划”、中国科学院“百人计划”资金和国家自然科学基金的支持。
