群体感应系统介导细菌生物膜形成的研究进展

群体感应(QS)是微生物之间的通讯机制,通过信号分子调控基因表达,这种交流可使细菌表达不同的生理行为,包括病原微生物的毒性、对抗生素的形成、生物膜的形成与生长等。生物膜的形成对微生物的代谢、毒力因子的表达等密切相关。群体感应现象与生物膜的形成相互依赖,生物膜提供菌体聚集场所,避免群体感应信号分子的扩散,聚集菌体的群体感应现象为生物膜的形成提供基础。群体感应系统不仅可直接介导细菌生物膜的形成,还可调节胞内第二信使分子水平,间接调控生物膜的生成。本文中,笔者从直接和协同其他信号分子两方面对细菌生物膜形成机制研究进展进行综述,为在工业应用中降低细菌耐药性、指导食品生产安全、提高功能性生物膜产量等方面提供理论依据。     

细菌群体感应对细菌生物膜形成与调控的研究进展

细菌群体感应(quorum sensing,QS)是细菌细胞之间通过感受自诱导物来调控细菌群体行为的现象。细菌生物膜(bacterial biofilm,BBF)是细菌在生长过程中为适应生存环境而吸附于惰性或活性材料表面形成的一种与浮游细胞相应的生物被膜,其结构包括细菌和自身分泌的细胞外基质(extracelluar polymeric substance,EPS)。生物膜可以保护细菌免于外界恶劣环境的影响,增加其抗药性,为细菌生长提供天然的有利屏障。细菌群体感应是细菌调控生物膜形成的重要机制之一,本文中,笔者综述了细菌群体感应在生物膜生成过程中的调控作用,分析了细菌生物膜抑制与降解策略,旨在为医药与食品工业中降低细菌耐药性和细菌抗性提供理论依据。     

噬菌体酶类降解细菌生物膜的研究进展

细菌生物膜(bacterial biofilm, BF)是细菌产生耐药性的重要原因之一,给抗生素治疗细菌感染带来极大困难。生物膜主要由细菌菌体和胞外聚合物质(extracellular polymeric substance, EPS)构成,其中EPS成分复杂,主要包括多糖(polysaccharides)、蛋白质、核酸和脂类等。噬菌体是一类特异性侵染细菌且以细菌为宿主的病毒,可编码多种酶类,在感染过程中打破细菌的防御屏障。其中,解聚酶(depolymerase)可以降解EPS中的多糖成分;溶素(lysin)可以降解肽聚糖,破坏生物膜的完整结构,降低细菌的耐药性。结合噬菌体本身的特异性裂解作用,可以协同改善耐药菌感染的抗生素治疗效果。现就噬菌体编码的解聚酶与溶素对细菌生物膜的影响作一阐述。     

细菌生物膜的结构及形成机制研究进展

细菌生物膜是细菌在特定条件下形成的一种特殊细菌群体结构,菌体被包裹在其自身分泌的多聚物中。近年来,有关生物膜组成结构、形成机制、抗逆性机制及其应用防治等诸方面的研究工作进展迅速,本文主要针对细菌生物膜的结构及形成机制方面的研究进展进行了介绍。     

细菌生物膜的形成与调控机制

细菌通过自身合成的水合多聚物粘附在固体表面,以固着的方式生长从而形成生物膜,细菌生物膜的形成涉及到几个明显的阶段,包括起始的附着、细胞与细胞之间的吸附与增殖、生物膜的成熟、及最后细菌的脱离等四个阶段,生物膜的形成增加了细菌对抗生素的抗性以及帮助细菌逃逸寄主的免疫攻击等,从而引起临床上持续性的慢性感染等各种问题;生物膜结构非常复杂,除了细菌分泌的各种胞外多糖,胞外蛋白质外,最新的研究表明,DNA也是生物膜的一个重要成分.针对近年来的最新文献报道分别对生物膜的形成、结构以及调控机制等进行综述.     

细菌数量阈值感应系统与牙菌斑生物膜

细菌生物膜对医学的影响近年来受到越来越多的关注。研究表明,细菌生物膜的形成不是细菌细胞随意堆积的结果,而是细菌相互协调构成的具有高度分化结构的群体。细菌从浮游的生长状态到形成成长生物膜模式,涉及到多种相互交错的信号传导通路。通过各种信号传导系统,细菌来协调其生理活动,以趋利避害。细菌数量阈值感应系统(quorum sensing,QS)是目前受到广泛关注的细菌信号传导系统,     

氧化亚铁硫杆菌胞外多聚物在生物浸出中的作用

氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,T.f)是一种重要的浸矿微生物。它与矿物的界面作用机理是复杂的,涉及物理化学的和生物化学的参数。本文运用电镜细胞化学方法对氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)的胞外多聚物(EPS)的脂类、多糖、蛋白质等生物大分子以及铁离子进行了研究,并探讨了EPS与吸附、生物膜形成的关系以及生物膜在浸矿过程中的作用。     

霍乱弧菌群体感应系统影响生物膜形成的研究进展

群体感应(quorum sensing,QS)是指细胞感知周围同类细胞的多寡或密度并调控基因表达的系统,它对大多数细菌的生物膜形成至关重要。目前对霍乱弧菌的QS系统已有较深入的研究,该菌的群体感应系统通过HapR、LuxO等多种信号分子调控生物膜的形成及消散。干扰QS系统将成为治疗生物膜相关感染的新方向。     

病原性细菌生物膜及持续性感染

细菌生物膜的形成及其固有的抵抗各种生物作用的特性是许多持续性和慢性细菌感染的根源.对细菌生物膜的研究揭示了细菌形成群体后,其许多生物学特性完全不同于原单个浮游细菌,引导人们进入一个微生物学的新领域.在这一领域中,人们将认识微生物是如何形成一个具有结构性、协调性和功能性的高度组织群体.     

微生物生物膜研究的新进展

微生物在生长过程中为适应生存环境而形成了生物膜,Dr.Costerton JW在生物膜方面的研究为我们开拓了微生物学的新领域。微生物生物膜是由微生物群体及其包被的细胞外多聚物和基质网组成,它们彼此黏附或者黏附到组织或物体的表面。微生物生物膜与微生物的耐药性形成、基因的转移以及引起机体的持续性感染等都密切相关。目前对生物膜的研究重点已经深入到微生物相互间的信号传递、致病基因的转移以及如何干预微生物生物膜的形成等方面。此外,在治理污水和环境保护工程、生物材料工程和食品工业等方面,微生物生物膜技术已经得到了应用。     

c-di-GMP对大肠杆菌生物膜调控的研究进展

大肠杆菌生物膜是由聚集于特定介质上的大肠杆菌菌体细胞相互黏附并分泌胞外基质聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)而产生的一种结构复杂的膜状聚集物。感染宿主后的致病性大肠杆菌在形成生物膜后会极大地逃避免疫系统以及环境中各种有害因素对其的影响,对宿主造成持续甚至致命的伤害。环二鸟苷酸(cyclic diguanosine monophosphate,c-di-GMP)是广泛存在于细菌中的第二信使,在调节生物膜形成过程中起到至关重要的作用。基于此,本文对近些年来有关c-di-GMP对大肠杆菌生物膜形成过程中菌体的运动、黏附以及EPS产生机制的研究进行了综述,以期为从c-di-GMP角度抑制大肠杆菌生物膜提供依据和思路。     

微生物浸出过程中胞外蛋白的作用及其机理研究进展

矿物-微生物-溶液多相界面是硫化矿生物浸出的关键场所,界面微生物胞外多聚物(EPS)关键组分胞外蛋白在生物膜形成、结构稳定和硫化矿溶解等方面起到关键作用。综述了生物浸出过程中EPS关键组分胞外蛋白的研究进展和胞外蛋白现有的研究方法及其对冶金微生物胞外蛋白研究的适用性,展望了浸矿微生物胞外蛋白研究的前景,旨为生物冶金领域研究EPS关键组分胞外蛋白结构及其作用机理提供重要的理论和方法支撑。     

生物膜形成机理及影响因素探究

生物膜是一种依附于载体材料的特殊微生物聚集体,其大量存在于自然环境中,并在水质净化、废水处理等领域广泛应用.本文介绍了生物膜形成基本原理,综述了有关载体界面性质、胞外多聚物(EPS)关键组分对生物膜形成及其稳定性的影响,并对各学科交叉研究生物膜提供技术思路.     

一氧化氮在细菌抗药性和生物膜形成中的分子作用

一氧化氮(NO)是一种气体信号分子,具有调节血管张力、引起肿瘤细胞凋亡和减缓植物成熟等功能。最新研究发现,NO可以通过限制菌体对抗生素药物的摄入等保护细菌,但高浓度的NO对细菌又具有杀灭作用;与此同时NO通过双分子系统、c-di-GMP和群体感应等影响细菌生物膜的形成,但细菌种类不同NO的影响效果也不同。本文主要对NO在细菌抗菌机理和生物膜形成的分子作用等进行综述,同时,也对NO研究发展的新方向进行了展望。     

细菌菌膜的成分、调控及其与植物的关系

菌膜是细菌群落发展的一种高度组织化的群体状态。在菌膜形成过程中,细菌胞外物质EPS(Exopolysaccharides)、eDNA(Extracellular DNA)、胞外蛋白等都参与菌膜的形成,它们为菌膜提供机械稳定性,帮助细菌粘附到物体表面,促进菌膜中不同细菌间物质的循环及基因的水平转移。菌膜形成涉及到群体感应、C-di-GMP(Cyclic diguanylate monophosphate)和sRNA等一系列调控机制。土壤环境中栖息着大量的微生物,许多土壤微生物定殖于植物根际,从而与植物发生着密切的相互作用;菌膜的形成是细菌稳定定殖于植物根际的关键因素,有助于植物促生菌或致病菌在根际更好的生存。本文就菌膜的成分、调控及其与植物的关系等三个方面的内容进行综述。     

群体感应抑制剂研究进展

细菌群体感应(quorum sensing,QS)是一种依赖于菌体密度而普遍存在于微生物之间的沟通协调机制,控制着细菌的生长、增殖、致病性、生物膜形成及相关群体活动行为。通过阻断细菌群体感应信号,可以抑制病原菌的致病性。本文从群体感应角度总结了抑制病原菌的方法和研究进展,为临床新型抗菌药物的设计提供理论依据和新策略。     

细菌群体感应“合作-欺骗”研究进展

细菌利用信号分子进行细胞间的交流即为群体感应.群体感应调控着生物膜形成、公共物质合成、基因水平转移等一系列社会性行为.在群体感应过程中,公共物质分泌后可以被群体中任何个体所使用即合作;亦可以被一些不分泌公共物质的个体所使用形成欺骗.群体感应合作-欺骗既可能在种群中稳定维持,也可能由于欺骗子的快速增长造成种群崩溃.欺骗子致种群崩溃为病原菌控制新策略研发带来了希望,是目前群体感应研究方面的前沿和热点.本文在介绍细菌群体感应合作及欺骗的基础上,分析了群体感应合作-欺骗生态关系形成和发展的影响因素,重点从亲缘选择、谨慎代谢、代谢限制(基因多效型)、群体感应监管等方面探讨了细菌群体感应合作-欺骗的稳定维持机制,并对细菌群体感应合作-欺骗的相关研究进行了问题总结和展望,以期为深入理解群体感应、微生物种群生态提供参考.     

细菌生物膜与龋齿相关性的研究进展

牙菌斑是由多种微生物在牙面上沉积,有机基质互相集聚、交联而形成的生物膜结构,生物膜中微生物相互依存、相互竞争,构成了复杂的微生态关系。牙菌斑生物膜的形成是导致龋齿重要过程。本文综述了细菌生物膜与龋齿发生的关系,以期为龋齿的预防与治疗提供新的思路。     

基于微生物群体感应的固定化研究进展

在EPS(extracellular polymeric substances)体系中,细胞的自增殖和自修复能力在实现高效连续化生产过程中起着重要作用,细胞显示出集群效应、生命周期得到延长和抗逆性增强等特性。基于此,开发并建立以微生物集群效应形成生物膜的固定化发酵系统并应用于多种化学品的生物制造将具有十分重要的意义。本文中,笔者综述以生物膜为催化剂的固定化发酵研究,解析生物膜形成的调控因子,重点阐述生物膜形成过程中基于信号分子介导的集群效应。目前对生物膜形成过程中基于信号分子介导的集群效应的机制研究尚存在不足,若能从分子和代谢层面探索生物膜中信号介导的细胞集群效应及其对生物催化体系的影响,将为解决固定化发酵中出现的耐受性差和细胞易衰老等问题提供新的途径,对推动工业产品的高效清洁生产具有十分重要的意义。     

群体感应(QS)在牙菌斑形成中的研究进展

形成牙菌斑的生物膜中存在大量微生物,各种微生物通过高丝氨酸内酯(AHL)或寡肽等不同的信号分子产生群体感应(QS),形成的群体感应使各种微生物建立了区系平衡,对龋齿及牙周炎等口腔疾病的治疗产生严重影响。因组成生物膜的各种微生物对抗生素的敏感性和耐受性有显著差异,因此在治疗中增加了对宿主免疫的相应要求。为进一步探讨QS系统在牙菌斑形成中的作用特点,本文就牙菌斑的形成与抗药机制、群体感应系统及其信号分子、群体感应系统的抑制因子和研究展望进行综述。