乳酸菌群体感应与其肠道生物膜形成的研究进展

肠道内栖息着数量庞大且复杂的微生物菌群,是一个具有生物多样性的微环境,菌群在调节宿主肠道健康中发挥着重要作用。群体感应(quorumsensing,QS)是细菌间通过化学信号分子进行信息传递的重要方式。本文综述了QS系统组成、信号转导机制及AI-2/LuxS系统对肠道生物膜形成的调控,介绍了乳酸菌AI-2/LuxSQS系统及其在调控生物膜形成上的作用。通过肠道乳酸菌QS与生物膜形成综述分析,旨在为肠道屏障功能和健康调控提供新思路。     

醋杆菌中群体感应分布与遗传进化分析

醋杆菌耐酸性能是制约高酸度食醋发酵的关键因素,为更好地探究醋杆菌耐酸调控机制,笔者选取巴氏醋杆菌为主要研究对象,采用指示菌生物检测和仪器分析方法研究了其群体感应特性。同时,结合生物信息学分析,在基因组水平揭示醋杆菌中群体感应的分布与遗传进化。结果表明,巴氏醋杆菌Ab3和CICC 20001不能合成AHLs类和AI-2信号分子。AHLs合成酶Lux I和受体蛋白LuxR的编码基因在巴氏醋杆菌遗传进化过程中普遍丢失,同时也未在其基因组中发现AI-2合成和响应体系中关键蛋白的编码序列。相比于巴氏醋杆菌,在其他菌种(如A. malorum和A. tropicalis)中同样不存在AI-2合成体系,但拥有完整的AHLs合成和感受体系,表明这些菌株中群体感应仍发挥重要的调控作用。群体感应系统在醋杆菌中的分布与生存环境和基因组稳定性密切相关,其中分离于自然环境和宿主肠道内的菌株拥有更多完整的群体感应体系。     

海洋源乳酸菌AI-2类群体感应抑制剂对单增李斯特菌抑制效果研究

单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)AI-2类群体感应系统调控的生物被膜与毒力因子是导致其高致病率与高死亡率的主要原因。以测定报告菌哈维氏弧菌BB170的发光值作为筛选指标,对16株海洋源乳酸菌代谢产物中筛选L. m AI-2信号分子的群体感应抑制剂(QSIs),并通过测检QSIs对L. m的MIC值、生长曲线、动力形成、生物被膜形成量,评价QSIs对L. m的控制效应。结果表明:从16株海洋源乳酸菌中筛选到6株乳酸菌的乙酸乙酯提取物对L. m AI-2信号分子活性有良好的抑制作用,占筛选菌株的37.5%,且抑制率均达75%以上,其中菌株Pediococcus pentosaceus zy-B-1乙酸乙酯提取物QSI-B-1抑制率最高(98.5%),并对L. m作用的MIC值为250μg/mL,随着QSI-B-1浓度的增加,对L. m菌落生长与动力形成的抑制作用逐渐加强,形成的生物被膜结构愈加疏松。本研究为利用从海洋环境中筛选乳酸菌源L. m QSIs提供依据。     

乳酸菌群体感应系统研究进展

群体感应及其自我调控是细菌间进行信息交流的重要机制。细菌通过特定的化学信号分子来监测菌群密度和周围环境的变化,进而调节菌体内相关基因表达,使菌体更加适应周围环境。乳酸菌很多生物学现象都与群体感应系统有关。本文中,笔者总结了乳酸菌群体感应系统的组成、信号转导机制及其生物学功能,这些功能包括调控菌体生物膜的形成、菌株自溶、抗菌肽的合成、酸胁迫应答。本综述将为乳品工业提高乳酸菌的发酵密度和扩大其益生菌功能提供新思路。     

乳酸菌与酵母菌共生机理的研究进展

早期研究者从营养角度分析乳酸菌与酵母菌的共生机制,发现混合培养过程中乳酸菌与酵母菌不仅存在互补机制,代谢产物相互之间能够产生促进或抑制作用。随着Lux S/AI-2介导的群体感应现象(QS)的发现与发展,目前研究者多从群体感应角度来探讨乳酸菌与酵母菌种间的信息交流模式。本文着重从营养及信号分子这两个角度阐述目前乳酸菌与酵母菌共生机理的研究进展。     

群体感应信号分子AI-2研究进展

群体感应(QS)是细菌根据种群密度的变化调控基因表达,协调群体行为的机制。除具有种特异性的信号分子AI-1外,近年来发现一类新的信号分子AI-2在调控细菌基因表达中起重要作用。AI-2的结构和生物合成途径已被确定,其产生依赖于一种称为LuxS的蛋白。目前认为AI-2在细菌种间交流中起通用信号分子(universalsignal)的作用。了解细菌的QS调控过程以及种间细胞交流的新机制,有助于对细菌病害进行防治。     

细菌群体感应及其调控应激反应的研究进展

细菌可利用群体感应系统进行种内及种间的交流,这种交流已经被证实对细菌存在多种调控功能。现有研究表明,细菌的群体感应系统也可以调控细菌的应激反应。本文中,笔者对细菌的群体感应及其对应激反应调控作用的相关研究现状进行了阐述,旨在为应对致病菌和乳酸菌的应激反应提供参考。     

细菌群体感应与Ⅱ类乳酸菌细菌素的合成调控

Ⅱ类乳酸菌细菌素具有抑菌谱广,尤其对单核细胞增生李斯特菌表现出强抑制作用,被视为一类新型、安全的天然食品防腐剂,具有广泛应用前景,但合成量低是目前限制其应用的瓶颈之一。群体感应是细菌细胞间的相互交流,从而感知自身信号分子浓度进行基因表达调控的一种生理行为,已经证明乳酸菌群体感应系统能调控细菌素的合成。本文综述了细菌群体感应调控机制及其对乳酸菌细菌素生物合成调控的作用,为通过群体感应系统调控提高乳酸菌细菌素的产量提供思路。     

肠杆菌科细菌群体感应系统的研究进展

细菌能够感受种群密度的变化,并通过调节自身某些基因的表达来作出应答,这种细菌种间和种内的沟通方式被称为群体感应(QS)。肠杆菌科细菌大多是食源性致病菌或食品腐败菌,且研究证明毒力因子的调控表达和食品的腐败变质均与QS密切相关。本文中,笔者综述了肠杆菌科成员中5种信号分子介导的群体感应系统,包括N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)介导的Ⅰ型QS系统、由自诱导物2(AI-2)介导的Ⅱ型QS系统、AI-3/肾上腺素/去甲肾上腺素介导的Ⅲ型QS系统、一种线型五肽(NNWNN) QS因子EDF(extracellular death factor)短肽介导的QS系统和吲哚介导的QS系统,并对其在毒力基因和食品腐败变质的调控机制中的研究进行了介绍。     

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。     

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。     

长双歧杆菌NCC2705群体感应系统信号分子AI-2的检测

目的:用生物学方法检测长双歧杆菌NCC2705是否产生群体感应系统信号分子AI-2。方法:将长双歧杆菌NCC2705不同时间点的培养上清分别加至AI-2特异报告系统哈氏弧菌BB170中,以空白培养基上清为对照,用荧光光度计对哈氏弧菌发光强度进行计量,推测出长双歧杆菌NCC2705上清中是否含有分泌的AI-2,并由此推断AI-2的活性。结果:通过微孔板检测系统对加入长双歧杆菌NCC2705培养上清的哈氏弧菌BB170进行检测,发现双歧杆菌上清的加入增强了哈氏弧菌BB170发出的荧光强度。结论:长双歧杆菌NCC2705中存在依赖于luxS/AI-2的群体感应系统,并能够分泌有活性的AI-2,为进一步研究长双歧杆菌NCC2705AI-2及luxS基因的功能打下基础。     

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。     

群体感应系统调控乳酸菌细菌素合成的研究进展

乳酸菌细菌素具有广谱的抑菌活性,但其合成量低,限制了行业应用。群体感应是细胞间的通信过程,细菌通过感知信号分子浓度变化,调控相关的生物学过程。三组分系统在调控细菌素合成的过程中发挥了核心作用。本文中,笔者综述了调控乳酸菌细菌素合成的三组分系统的组成、Ⅰ类和Ⅱ类细菌素合成调控的基因与结构的差异性以及细菌密度和共培养等因素对细菌素的合成的影响,以阐明乳酸菌素合成的群体感应调控机制,对于其在食品、生物和医疗领域的应用都有重要的意义。     

产Ⅱ类细菌素乳酸菌群体感应及其应用

群体感应(quorum sensing,QS)是微生物通过感知与细胞密度相关的信号分子的浓度来调控基因表达的一种行为。许多产Ⅱ类细菌素乳酸菌通过自诱导肽介导的QS系统调控其细菌素的合成。本文综述了乳酸菌Ⅱ类细菌素合成的QS调控现象、调控机制、QS系统组分以及QS的应用。产Ⅱ类细菌素乳酸菌QS的研究,必将为揭示发酵调控机理、调控发酵过程提供新的研究平台,为食品级基因表达系统的开发提供新的选择。     

信号分子AI-2的检测方法研究进展

很多细菌在生长过程中会产生一些小分子量的自诱导分子,也称为信号分子,当其随着细胞数量增加而积累到一定阈值时能够调控细菌特定基因的表达,这个过程称为群体感应(Quorum sensing,QS)。多数自诱导分子具有物种特异性,但很多种属的细菌都会产生一种共同的自诱导分子AI-2,AI-2被认为是细菌种间交流的通用语言。定量检测AI-2对于研究与其相关的生理生化过程是非常必要的。然而,目前还没有一种标准的定量检测AI-2的方法。因此,本文就目前关于AI-2的检测方法进行综述,为后续研究者提供参考。     

乳酸菌群体感应及黏附性研究进展

乳酸菌是传统的发酵菌株,是公认的安全级(GRAS)菌株。本文中,笔者综述了乳酸菌的群体感应系统、乳酸菌的黏附能力和乳酸菌作为生物防治菌在水产品保鲜方面的研究进展。通过介绍乳酸菌的黏附因素表层蛋白和生物膜,阐述了乳酸菌群体感应系统与乳酸菌黏附性的关系,旨在为乳酸菌的应用研究提供理论依据。     

群体感应在动态代谢调控中的研究进展

群体感应(quorum sensing,QS)是一种特殊的动态代谢调控机制,是细菌用于监控自身群体密度的环境信号感受系统。近年来,随着合成生物学的大力发展,基于稳定的菌群关系的人工合成菌群以及混菌共培养技术也取得了突破性的进展。群体感应系统因为可以实现细菌自主控制菌群关系的目的,而在菌群关系构建以及代谢工程中的研究和应用受到越来越多的关注。在对群体感应系统进行概述的基础上,对单菌基于群体感应的动态代谢调控进行了总结;同时也对群体感应的动态调控在革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌之间以及混菌共培养过程中的研究进展进行综述,以期能对群体感应系统的其他应用提供一些建议和帮助。     

群体感应及其在动物病原菌致病中的作用

摘要: 群体感应是指微生物群体某些基因的表达受到与群体密度相关的信号分子调控的现象。微生物以酰基高丝氨酸内酯化合物,某些短肽分子,呋喃酮类化合物,以及一些小分子物质为信号分子,介导不同的群体感应系统。各群体感应系统之间以平行协同或层次串连的方式组织起来调控微生物各种基因。众多病原菌致病基因的表达与群体感应密切相关,主要表现在：群体感应帮助微生物对宿主的侵袭和定殖;调控毒力因子的产生和作用于宿主;以及介导病原菌对宿主的免疫能力和药物抗性。进行群体感应对微生物致病过程调控的研究,将有利于从群体感应入手进行病原菌防控新策略的探索。     

生物聚集体中群体感应作用的研究进展

群体感应是微生物利用信号分子感知环境条件并进行特定基因表达调控.近年来,随着群体感应在微生物信息交流中的作用日益凸显,其在生物聚集体(生物膜和颗粒)形成过程中的作用受到广泛关注.本文综述了自体诱导信号分子AI的分类和相应的群体感应调控方式,以及群体感应信号分子对生物聚集体形成和结构稳定的调控,并对群体感应研究新领域进行了展望.