嗜水气单胞菌群体感应信号分子AI-2的细胞外生物 合成及活性检测

【目的】对嗜水气单胞菌群体感应信号分子AI-2进行细胞外生物合成及活性检测。【方法】对LuxS、MtnN-1、MtnN-2蛋白进行氨基酸序列分析、表达及纯化。以S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)为底物,利用纯化的LuxS分别与MtnN-1及MtnN-2蛋白共同作用合成AI-2,并利用哈维氏弧菌报告菌株BB170检测AI-2活性。【结果】嗜水气单胞菌培养液上清中AI-2活性在8 h达到空白对照的16.96倍。氨基酸序列分析表明,嗜水气单胞菌与水生病原菌哈维式弧菌和迟钝爱德华氏LuxS一致性达到76%以上,MtnN-1与MtnN-2氨基酸序列一致性为26.37%,其中MtnN-2与哈维氏弧菌和迟钝爱德华氏菌Pfs一致性达到53%以上。成功表达及纯化了LuxS、MtnN-1和MtnN-2蛋白,细胞外LuxS和MtnN-1共同作用合成的AI-2活性是空白对照的45.04倍,LuxS和MtnN-2共同作用合成的AI-2活性是空白对照的63.62倍。【结论】嗜水气单胞菌能够合成信号分子AI-2。MtnN-1和MtnN-2氨基酸序列尽管存在较大差异,但两者均能与LuxS共同催化AI-2的细胞外生物合成。     

禽致病性大肠杆菌安徽分离株luxS和pfs基因的克隆、表达与细胞外合成AI-2 活性检测

【目的】LuxS/AI-2型密度感应系统存在于革兰氏阴性和阳性菌中,可产生用于细菌种间交流的通用自诱导信号分子AI-2(Autoinducer-2,AI-2),细菌许多生理功能都受此系统的调节。本研究开展对禽致病性大肠杆菌(Avian Pathogenic Escherichia coli,APEC)自诱导信号分子AI-2的检测和建立体外合成、定量的方法,为进一步研究APEC的AI-2调控作用奠定基础。【方法】利用哈维弧菌BB170(Vibrio harveyi BB170)开展对APEC AI-2的检测;利用表达、纯化的LuxS和Pfs在体外催化S-腺苷同型半胱氨酸(Sadenosylhomocysteine,SAH),进行AI-2的体外合成。【结果】APEC能产生自诱导信号分子AI-2;成功表达可用于AI-2合成的可溶性重组蛋白LuxS和Pfs;纯化的重组蛋白LuxS和Pfs与SAH同时作用后,合成了浓度为300μmol/L的AI-2;运用哈维弧菌BB170对合成的AI-2活性检测表明,其活性是阴性对照的700倍。【结论】APEC存在LuxS/AI-2型密度感应系统,APEC的LuxS和Pfs可以在体外催化SAH生成有活性的AI-2分子。本研究为进一步研究APEC的AI-2的调控作用奠定基础。     

luxS基因缺失对禽致病性大肠杆菌O1、O2和O78三种血清型分离株的生物学特性影响

【目的】LuxS/AI-2型密度群体感应系统产生的自诱导信号分子AI-2(AI-2的产生需要luxS基因编码的Lux S蛋白参与)参与对细菌众多生理功能的调控。探讨luxS对不同血清型禽致病性大肠杆菌(Avian Pathogenicity Escherichia coli,APEC)生物学特性的影响。【方法】本研究以APEC优势血清型APECO_1(O_1血清型)、DE17(O_2血清型)、E940(O_(78)血清型)及其相应luxS缺失株为研究对象,对野生株和缺失株的生长特性、生物被膜形成、rdar(red,dry and rough)形态、运动性和耐药性等特性进行分析。【结果】luxS基因的缺失不影响APEC生长特性,但导致APEC不能产生AI-2;此外,luxS基因的缺失显著降低APECO_1和E940的生物被膜形成(P0.05),而DE17的生物被膜形成无显著变化。对各菌株的rdar形态和运动性检测结果表明,luxS基因的缺失改变了APECO_1的rdar形态,对DE17和E940并无影响;显著降低了APECO_1和DE17运动能力,对E940并无影响。荧光定量PCR检测结果表明,luxS基因的缺失显著降低APECO_1、DE17和E940与细菌运动性相关的鞭毛基因fli G和fli I的转录水平(P0.05)。此外,对各菌株的耐药性检测结果表明,luxS基因缺失导致APECO_1对头孢吡肟和丁胺卡那由耐药变为高敏,同时对氯霉素与E940相同由高敏变为耐药,但对DE17的耐药性无显著改变。【结论】luxS对APEC的生物学特性具有重要的调控作用,且这种调控具有菌株特异性。     

罗氏沼虾中副溶血弧菌群体感应的检测

利用3种不同的哈维氏弧菌报告菌株V.harveyi JMH612、V.harveyi JMH597和V.harveyi JAF375检测了罗氏沼虾体内分离的副溶血弧菌VIB461和VIB800的群体感应信号分子,同时用PCR扩增了两株菌调控AI-2型信号分子分泌的LuxS基因。结果表明,两株菌均能产生3种类型的信号分子:HAI-1、AI-2和CAI-1。3种信号分子的活性均具有生长阶段依赖性,在对数生长初期出现并在对数生长后期或稳定期前期达到最高水平,然后随着培养时间的延长呈现一定的下降。两株副溶血弧菌的PCR扩增片段的测序结果与已上传的副溶血弧菌的LuxS基因序列的相似度均在95%以上,说明两株副溶血弧菌都含有LuxS基因。     

信号分子AI-2合成关键基因luxS对副溶血性弧菌生物学特性的影响

[背景]副溶血性弧菌是全球范围重要的食源性病原菌,能引起急性肠胃炎。群体感应系统LuxS/AI-2影响细菌的生物学特性,为研究副溶血性弧菌的传播机制和控制技术提供了新的途径。[目的]探讨群体感应信号分子AI-2合成关键基因luxS对海产品中分离的副溶血性弧菌Vp2009027生物学特性的影响。[方法]利用自杀质粒同源重组技术敲除信号分子AI-2合成关键基因luxS,构建副溶血性弧菌Vp2009027的luxS基因缺失株,通过比较野生株与luxS基因缺失株的生长曲线、AI-2活性、运动能力、生物膜形成能力和耐药性,分析LuxS/AI-2系统对副溶血性弧菌生物学特性的影响。[结果]构建了副溶血性弧菌Vp2009027的luxS基因缺失株,野生株和luxS基因缺失株的生长无明显差异,luxS基因的缺失导致AI-2合成受阻、运动能力和生物膜形成能力增强、四环素耐药性降低。[结论]luxS基因对副溶血性弧菌的生物学特性具有重要的调控作用,为进一步研究副溶血性弧菌的传播机制和研发控制技术提供基础。     

AI-2通过调节c-di-GMP代谢酶DosC影响类志贺邻单胞菌生物膜形成及运动性

细菌中广泛分布的群体感应信号分子autoinducer-2 (AI-2)会影响细菌的生物膜形成及运动性等生理过程,然而该信号对类志贺邻单胞菌相关表型的调控作用及其分子机制尚未有所报道。【目的】揭示AI-2通过影响胞内环二鸟苷单磷酸(c-di-GMP)水平调控类志贺邻单胞菌生物膜形成及运动性的内在机制,为类志贺邻单胞菌感染的防治提供新思路。【方法】首先利用同源重组方法构建luxS基因敲除菌株(ΔluxS),通过软琼脂平板法和结晶紫染色法分别检测其与野生型泳动能力和生物膜形成水平的差异;之后通过序列比对找到AI-2的潜在受体蛋白DosC(SAMEA2665130＿2180),利用哈维氏弧菌生物发光实验及等温滴定量热实验(ITC)研究DosC的配体结合结构域(ligand-binding domain,LBD)与AI-2的结合能力;通过体外酶活实验、胞内c-di-GMP定量分析研究AI-2对DosC受体活性的影响;最后参照前述方法构建受体DosC编码基因敲除菌株(ΔdosC)并检测其与野生型相比泳动能力和生物膜形成水平的变化。【结果】AI-2与DosC-LBD显示出高亲和作用力;通过高效液相...     

信号分子AI-2的体外合成及其对副溶血性弧菌四环素耐药性的调控作用

【背景】抗菌药的过度使用引起细菌耐药性日益严重,作为重要的食源性致病菌,副溶血性弧菌也表现出一定程度的耐药性。群体感应系统可以调控细菌的耐药性,为研究副溶血性弧菌的耐药机制和控制技术提供新的途径。【目的】探讨群体感应信号分子AI-2 (autoinducer-2)对海产品中分离的副溶血性弧菌四环素耐药性的调控作用。【方法】通过原核表达制备AI-2合成关键酶——S-核糖同型半胱氨酸酶(S-ribosylhomocysteinase, LuxS)和S-腺苷同型半胱氨酸核苷酶(S-adenosylhomocysteinenucleosidase,Pfs),体外合成AI-2,通过菌落计数法分析AI-2对副溶血性弧菌在四环素亚抑菌浓度下耐受性的影响,采用逆转录实时荧光定量PCR法测定不同浓度AI-2对副溶血性弧菌四环素耐药基因转录水平的影响。【结果】通过原核表达获得LuxS和Pfs,作用于底物S-腺苷同型半胱氨酸能合成具有生物活性的AI-2,其荧光强度约为阳性对照的6倍。在四环素亚抑菌浓度下,AI-2能显著促进副溶血性弧菌的生长,6、15、30μmol/L浓度AI-2能不同程度地提高副溶血性弧菌四环素耐药基因的转录水平。【结论】AI-2能增强副溶血性弧菌对四环素的耐受作用,为解析副溶血性弧菌的耐药机制、研制以AI-2为靶点的副溶血性弧菌耐药性控制技术提供基础。     

植物乳杆菌AY01 luxS基因表达模式与功能的研究

植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)是发酵食品中常见的一种益生菌,群体感应(quorum sensing,QS)是细菌进行信号交流的一种普遍方式,Lb.plantarum是否通过QS介导着其益生特性尚不清楚。为了探索Lb.plantarum AY01是否通过AI-2/LuxS QS系统介导其对常见食源性病原菌的抑制,首先运用半定量PCR方法,研究了AY01在不同生长阶段luxS基因(合成QS信号分子AI-2的关键基因)的表达情况;然后,利用牛津杯抑菌法研究了AY01对食源性病原菌肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhagic Escherichia coli,EHEC)O157:H7、单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抑菌效果。研究发现:1)Lb.plantarum AY01 luxS基因在指数早期没有表达,指数中期出现表达,指数末期表达量明显增加,并于稳定中期达到最大值;2)AY01培养上清液对EHEC O157:H7、L.monocytogenes、S.aureus均有抑菌效果,抑菌效果与luxS基因表达趋势一致,即随AY01生长时间的增加抑菌呈现增加变化,到稳定期达到最大抑菌效果。结果表明,Lb.plantarum AY01可能通过AI-2/LuxS QS系统介导其对常见食源性病原菌的抑制。     

鸭疫里默氏杆菌Mtan对底物SAH的催化活性

【目的】分析鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer,RA)不同血清型pfs基因的序列差异,并开展其编码蛋白S-腺苷高半胱氨酸核苷酶(Mtan,又称Pfs)的催化活性研究。【方法】PCR扩增9株不同血清型RA的pfs基因,分析其核苷酸序列的同源性;构建该基因的重组表达载体p Cold-RA-pfs,表达、纯化RA的重组蛋白Mtan(RA-Mtan);测定RA-Mtan对底物S-腺苷同型半胱氨酸(S-adenosylhomocysteine,SAH)的催化活性,运用哈维弧菌报告菌株BB170检测催化底物的自诱导物2(Autoinducer-2,AI-2)活性。【结果】对RA的pfs序列分析结果表明,不同血清型RA的核苷酸一致性在93.9%-100%之间;SDS-PAGE检测结果表明,RA-Mtan呈可溶性表达;酶活测定表明RA-Mtan和禽致病性大肠杆菌(Avain pathogenic Escherichia coli,APEC)的Lux S蛋白共同作用于底物时,可产生浓度为176.7μmol/L的同型半胱氨酸(Homocysteine,HCY);AI-2活性检测结果表明,产生的AI-2具有生物学活性。【结论】RA不同血清型的pfs高度保守,RA pfs基因的编码产物RA-Mtan在体外具有催化SAH的活性,RA-Mtan和禽致病性大肠杆菌的Lux S蛋白共同作用于底物SAH时,能产生有活性的AI-2,为进一步研究pfs对RA的调控作用提供参考。