双功能乙醛/乙醇脱氢酶AdhE参与细菌与宿主互作的机制研究进展

双功能乙醛/乙醇脱氢酶AdhE具有乙醛脱氢酶和乙醇脱氢酶的催化活性,是细菌乙醇厌氧发酵途径中的关键酶之一。近年,有关细菌与宿主相互作用的研究表明,AdhE在细菌适应宿主内环境变化和发挥毒力时具有重要的调控作用。本文对AdhE参与调控细菌感染宿主的致病机制和参与细菌对宿主免疫功能调节的作用机制进行综述,以期为AdhE的功能研究提供新的思路。     

致病菌与宿主相互作用中sRNA的调控作用

sRNA在细菌的生命过程中发挥重要调控作用,可以调节自身基因改变新陈代谢,在不利的宿主环境(pH、温度、氧化物等)中生存下来,而且越来越多证据表明sRNA在与宿主细胞相互作用中,能够直接影响宿主基因表达,尤其是免疫基因,降低宿主免疫反应,改变宿主细胞内环境,最终破坏宿主细胞,引起疾病的发生。但目前致病菌sRNA与宿主相互作用的研究仍处在初级阶段,还没有相关系统综述。现结合国内外最新研究前沿以及实验室相关研究工作,详细论述sRNA在与宿主相互作用中的具体调控方式,为细菌sRNA进一步研究提供有益帮助。     

病原菌与哺乳动物细胞的相互作用

病原菌与哺乳动物细胞的相互作用,首先表现在细菌特异性粘附于细胞的表面。细菌根据环境条件及宿主的不同,可表达不同的粘附分子．细菌特异性粘附于不同的宿主细胞,不仅对病原与宿主的早期接触,而且对整个感染过程都很重要。许多细菌都可粘附于宿主粘膜的上皮细胞,并在局部增殖,而且在感染全过程中都停留在细胞表面。这种粘附作用大多与细菌的菌毛（pill）有关。菌毛能与宿主细胞的受体分子特异性结合,特别是与细胞表面的多糖侧链结合。此外,有些细菌表面尚有一些受体。能与宿主细胞的分泌的纤粘连蛋白（fibronechn）等细胞外基质（…     

霍乱弧菌生物被膜发育与环境调控

生物被膜状态的霍乱弧菌具有极强的环境适应性和超高的感染性,生物被膜的发育调控研究对霍乱弧菌的宿主感染和环境适应非常重要。本文综述了近年来霍乱弧菌生物被膜研究结果,包括霍乱弧菌生物被膜的组成、发育和环境调控,尤其着重阐述了各种环境因子对霍乱弧菌生物被膜发育的影响,包括细菌自体信号分子、自然环境因子和宿主信号分子。     

microRNA 对宿主和肠道微生物互作的调控

摘要:肠道内环境是宿主和肠道微生物菌群互作的结果,肠道菌群一方面通过抗原物质调节肠道组织的免疫稳定,另一方面,肠道菌群参与糖、脂、蛋白质代谢,产生的代谢产物能够调控细菌营养代谢、群体结构和肠道组织的营养吸收等。microRNA是宿主细胞内调控基因表达的重要因子,肠道微生物菌群不仅调控宿主mRNA的转录,同时也影响某些基因的转录后修饰。研究表明,肠道菌群通过与宿主肠道组织互作,调节肠上皮组织内某些参与炎症应答和屏障功能的microRNA 的表达。本文介绍了肠道微生物与宿主互作的基本内容,对microRNA在肠道微生物与宿主互作和肠道健康中的调节进行综述。     

模拟水流扰动对香溪河库湾浮游病毒-宿主动态的影响

【背景】浮游病毒是淡水生态系统的重要组成部分,在调节浮游细菌和藻类群落结构及调控系统物质循环过程中起着重要的作用。水库具有不同于湖泊的水动力过程,产生的扰动可能影响浮游病毒的调控功能。【目的】研究水力扰动对浮游病毒-宿主动态的影响,为阐释水库生境下浮游病毒生态功能提供理论依据。【方法】以香溪河库湾原水为材料,模拟不同流速扰动对病毒-宿主动态的影响;通过病毒丰度、宿主丰度、宿主裂解率、宿主溶源诱导率等参数的变化反映这种动态变化过程,并分析其与环境因子间的关系。【结果】0.05 m/s和0.10 m/s的流速扰动强度对浮游植物和浮游细菌生长有显著促进作用,但扰动对浮游病毒丰度的影响不显著;扰动能促进病毒介导的浮游植物和细菌裂解率上升,而且0.05 m/s扰动强度的促进作用大于0.10 m/s;同时,扰动显著降低了浮游植物溶源诱导率,但引起浮游细菌溶源诱导率的显著上升(P<0.05)。【结论】模拟扰动对浮游病毒-宿主动态过程产生了显著的影响,表明水库浮游病毒维持种群延续的生态策略可能与湖泊浮游病毒存在差异。     

细菌效应蛋白对宿主细胞Rho小G蛋白信号通路的调节作用

病原体细菌通过自身分泌系统分泌效应蛋白并注入宿主体内,修饰宿主的信号转导系统,破坏宿主细胞中天然免疫有关信号通路,发挥毒性作用使宿主产生疾病。吞噬作用在天然免疫系统中发挥重要作用,这个过程涉及肌动蛋白细胞骨架的重排。Rho(Ras homolog family)小G蛋白家族成员作为细胞骨架结构的重要调控蛋白可调节这一过程,其相关信号通路成为细菌效应蛋白的作用靶点。细菌效应蛋白可以模仿Rho的调节因子破坏信号通路,可以通过剪切Rho C-端的尾部结构使其从细胞膜解离并失去活性,可以直接模仿Rho发挥调控功能,可以影响Rho上游的调控事件影响其活性,也可通过对Rho进行直接的翻译后修饰使其失活,形成有利于细菌生存、繁殖、毒力释放的环境。由此导致的Rho信号通路功能紊乱使宿主产生智力缺陷、免疫功能障碍、癌症等多种疾病。     

单核细胞增多性李斯特菌谷胱甘肽还原酶GR的生物学特性

【目的】本文旨在构建单核细胞增多性李斯特菌谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)基因lmo1433(gr)缺失株,并研究GR在细菌生长和运动过程中发挥的作用及与谷氧还蛋白(glutaredoxin,Grx)系统间的调控关系,探究GR参与细菌抗氧化应激和致病力的生物学功能,为阐明氧化还原蛋白介导细菌环境适应和宿主内感染的机制奠定分子基础。【方法】利用细菌遗传操作系统构建获得gr缺失株及回补株后,通过分子生物学和感染生物学手段,比较野生株和突变株的运动性、生长能力、抗氧化应激、细胞黏附、侵袭和增殖能力;利用整合型质粒构建带GR启动子的荧光报告系统,并结合荧光定量分析GR受Grx调控的情况。【结果】缺失gr后李斯特菌在体外培养基中的生长能力未受明显影响,但在半固体培养基中的运动能力却显著增强;缺失gr后细菌在铜离子、镉离子以及肼中抗氧化应激能力增强,在H_2O_2中无差异;缺失gr后细胞黏附、侵袭和增殖能力均显著增强;荧光报告系统定量分析发现grx缺失后gr的启动子活性显著增强,表明Grx参与对GR的转录负调控。【结论】本研究首次证实了单增李斯特菌谷胱甘肽还原酶GR能调控细菌的运动能力,并且缺失GR增强了李斯特菌的抗氧化应激和感染宿主能力;首次证实了GR的自身转录受Grx负调控,但具体分子机制有待于深入探究。本研究有助于深入理解单增李斯特菌氧化还原蛋白的调控关系以及通过参与诸多生物学过程介导细菌体外环境适应及宿主内感染的分子机制,为防控胞内菌感染提供了新策略。     

细菌群体感应信号网络及其应用

群体感应（Quorum sensing,QS）是一种细菌细胞与细胞间的通讯系统,即细菌通过分泌扩散性小分子信号感知细菌群体的密度,从而引起一组特定基因在转录水平协调表达。大量研究已表明,群体感应系统控制细菌多种生理行为和过程,以及与真核宿主（寄主）的互作。参与群体感应调控的信号分子多种多样,QS系统所调控的功能也具有多样性,甚至菌株专化性。通过聚焦同一细菌中由多个QS系统组成的信号网络,综合评述了不同QS系统之间如何相互作用全局调控基因表达,以及QS系统如何通过与其它全局调控系统整合精细调节细菌的社会行为以及环境适应性及其应用前景。     

细菌金属离子外排系统及金属稳态调控

铁、铜、锌、锰等金属离子是各类生物体生存和增殖所必需的微量元素,可影响生物体内蛋白酶活性、免疫反应、生理过程和抗感染机制。细菌感染过程中,宿主可通过限制或提高体内环境中金属离子的浓度来抑制细菌增殖,与此同时,细菌进化出各种转运系统以适应宿主体内金属离子水平的变化。由于不同细菌的金属离子外排系统在结构和生化特性上存在变异,它们呈现出独特的金属离子外排模式。本文根据现有文献报道及本团队研究结果,对铁、铜、锌和锰离子的细菌外排系统进行讨论和总结,旨在综述目前对细菌金属离子稳态调控机制研究进展的认识,为深入理解细菌金属稳态调控相关机制提供参考。     

病原细菌效应蛋白靶向宿主细胞核研究进展*

细胞核是细胞遗传与代谢的控制中心,调控细胞对外界的响应、代谢、生长和分化等细胞活动。在细菌感染宿主细胞过程中,个别细菌来源的效应蛋白能够靶向进入宿主细胞核,影响细胞核内基因的转录、RNA剪切、DNA修复以及染色质重组等生命活动,将这些能够进入细胞核的细菌效应蛋白称之为核调节蛋白。对病原菌分泌的核调节蛋白进入宿主细胞核的方式,以及不同病原菌的核调节蛋白调控宿主细胞的生命过程进行归纳总结,从而为深入探究病原细菌感染宿主细胞的致病机理提供理论基础。     

细菌对细胞因子网络的干扰

在细菌感染中,细菌可通过多种方式参与宿主细胞因子网络的调控,对其调控方式和机制的探讨,有助于了解细菌的致病机制,对细菌性感染防治有重要意义。     

小RNA对胞内菌生长、毒力及铁水平的调节作用

细菌小RNA(small RNA,sRNA)是一类长度为50~500个碱基,具有调控转录、翻译和mRNA稳定性的非编码调节性RNA。随着越来越多的sRNA被鉴定,部分细菌的sRNA功能已逐步阐明,主要参与调控细菌的基因表达、增殖、毒力及对环境的应激反应等生物学过程。本文就胞内菌(如沙门菌、李斯特菌、嗜肺军团菌等)sRNA对其自身在宿主细胞内的生长、毒力和铁水平的调控作用进行综述。     

转录因子FboR调控耻垢分枝杆菌抗氧化生长的机制研究

结核病的致病菌结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)在宿主内面临着多种氧化胁迫环境因子的压力,因而进化形成了一系列自己的抗氧化生长机制。转录因子作为细菌快速响应外界环境的重要因子,通过调控其靶基因的表达来帮助细菌适应环境胁迫如抗氧化等。然而,目前分枝杆菌(Mycobacterium)中有关转录因子调控细菌抗氧化生长的分子机制还不是十分清楚。本研究以耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)作为模式菌株,发现了转录因子FboR调控分枝杆菌的抗氧化能力并检测了相关重组菌株的抗氧化生长情况,证实了FboR负调控细菌的抗氧化能力。随后通过转录组测序分析、凝胶阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay, EMSA)、实时定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)和β-半乳糖苷酶活性检测鉴定了影响细菌抗氧化生长的相关靶基因,成功解析了具体的调控通路与分子机制。     

喹诺酮信号系统研究进展

喹诺酮信号系统是铜绿假单胞菌群体感应调控网络中一个重要组成部分,对于绿脓菌素和弹性蛋白酶等毒力因子的表达及细菌生物被膜形成和细菌运动具有重要的调控作用,因此与临床细菌感染密切相关。3,4-二羟基-2-庚基-喹诺酮(Pseudomonas quinolone signal,PQS)及2-庚基-4喹诺酮(4-hydroxy-2-heptylquinoline,HHQ)是pqs调控系统中重要的信号分子。PQS对于细菌在压力下群体密度及细菌物质运输具有调控作用,从而增强细菌对于环境的适应能力。同时PQS等分子在一定程度上抑制了人体的免疫系统,帮助细菌在宿主体内生存。HHQ在其他革兰氏阴性细菌及革兰氏阳性细菌中也有合成并发挥调控作用,所以喹诺酮信号分子不仅是种内也是种间交流媒介。将喹诺酮系统作为靶点降低细菌的信号交流是抑制细菌感染的一个新思路。本文对喹诺酮信号系统进行概述。     

c-di-AMP在细菌感染与免疫中的作用

环二腺苷酸(Cyclic diadenosine monophosphate,c-di-AMP)是细菌中广泛存在的第二信号分子。c-di-AMP在细菌中的代谢受二腺苷酸环化酶(Diadenylatecyclase, DAC)和磷酸二酯酶(Phosphodiesterase,PDE)的精密调控。c-di-AMP不仅调节细菌生长、细胞壁稳态、离子转运等多种生理过程,而且能够被真核宿主胞内多种感应子/受体蛋白识别,从而调控抗感染免疫。细菌c-di-AMP参与调控宿主I型干扰素应答、NF-κB信号通路活性、自噬以及炎症小体应答等固有免疫应答。此外,c-di-AMP作为黏膜佐剂可诱导宿主适应性免疫。c-di-AMP被认为是一种新发现的病原体相关的分子模式(Pathogen associated molecular pattern,PAMP),已成为细菌疫苗和药物研究中的新靶点。     

昆虫共生微生物及其功能研究进展

昆虫体内共生微生物能够占到昆虫生物量的1%~10%,主要包括细菌、真菌、古菌和病毒。昆虫与共生微生物共进化形成共生体,共生微生物在昆虫生物学性状、多样性形成、生态适应性与抗逆性等多方面发挥着重要的作用。昆虫中的农作物害虫严重影响农业生产。本文对2000年以来农业害虫共生微生物的多样性、研究方法和功能机制、共生微生物之间的互作以及在害虫防控中的应用等方面的研究进展进行综述和展望。随着分子微生态学、宏基因组测序等先进研究方法的不断开发应用,对农业昆虫害虫共生微生物研究的广度和深度都有了突破。发现共生微生物主要通过以下方式影响宿主昆虫：(1)合成营养物质或产生消化酶促进宿主生长发育、拓展宿主生态位;(2)产生保护性代谢物直接保护宿主抵御胁迫,或通过调控寄主植物的防御反应间接地保护宿主;(3)产生活性物质调控宿主的生殖、交配、聚集和运动等行为。昆虫共生微生物的种类和数量在一定时空范围内维持动态变化并对宿主表型产生重要影响,是宿主、环境、共生微生物互作因素之间收益权衡的结果。因此建议进一步开展以下研究：影响共生体形成和维持的分子机制;在更多时空维度上研究共生微生物、宿主、寄主、天敌和环境之间的复杂相互作用;通过定向调控共生体设计绿色高效的害虫防治策略。     

细菌中基因组岛的转移与调控机制研究进展

基因水平转移可导致细菌不同种属间个体DNA的交换,从而使细菌对环境的适应性增强,是细菌进化的重要途径之一。基因组岛是基因水平转移的重要载体,可移动的基因组岛能够整合到宿主的染色体上,并在特定的条件下切除,进而通过转化、接合或转导等方式转移到新的宿主中。基因组岛具有多种生物学功能,如抗生素抗性、致病性、异源物质降解、重金属抗性等。基因组岛的转移造成可变基因在不同种属细菌间的广泛传播,例如毒力和耐药基因的传播导致了多重耐药细菌的产生,威胁人类健康。基因组岛由整合酶介导转移,同时在转移的过程受到多种不同转录因子的调控。本文对细菌中基因组岛的结构特点、转移和调控机制以及预测等方面进行了综述,并最终阐明基因组岛的转移及其调控机制是遏制基因组岛传播的重要策略。     

黏着斑激酶信号通路在细菌侵入非吞噬细胞中的作用

细菌对宿主细胞的黏附和侵袭是引发传染病的重要步骤。细菌在黏附的过程中,其表面结构或特殊黏附分子和宿主细胞表面受体相互作用激活黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK),通过FAK/Src-Cortactin-Arp2/3通路和FAK/PI3K-Rac通路调控细胞骨架重排,促进细菌侵入非吞噬细胞。为了深入探讨细菌侵入非吞噬细胞的整个过程及调控机制,就细菌对非吞噬细胞的黏附、侵入以及细胞FAK信号通路在此过程中的调节作用进行综述。     

芽孢杆菌鞭毛及其运动相关特性的研究进展

鞭毛是着生在很多细菌体表的细长弯曲丝状物,作为细菌的运动“器官”,鞭毛是微生物学中研究最深入的生理系统之一。细菌可以通过鞭毛运动更好地适应栖息环境,并在环境条件不利时及时逃离。此外,鞭毛运动对于有害细菌或者有益细菌在宿主表面的定殖、生物膜形成及其与宿主其他互作过程中都发挥着重要作用。芽孢杆菌(Bacillus sp.)是一类在自然界中广泛分布的细菌,其许多菌株在工农业生产及医药等领域都有重要的应用价值,本文对芽孢杆菌鞭毛及其运动相关特性的研究进展进行了综述：芽孢杆菌鞭毛的结构组成、组装过程及合成基因的表达调控;芽孢杆菌运动性与相关生物学特性,包括生物膜形成和分散、芽孢的形成、感受态形成、γ-聚谷氨酸和抗生素生产等方面之间的相互关系及其底层分子机制。本综述旨在为本领域的相关研究提供可参考的综合知识和理论指导依据。