芽孢杆菌酰基高丝氨酸内酯酶基因的克隆及表达

N-酰基高丝氨酸内酯(N—acyl—homoserine hctones．AHLs)作为细菌群体应答系统(Quorum—sensing)中的关键信号分子,其浓度是决定许多动、植物病原菌致病基因的表达的关键因子,酰基高丝氨酸内酯酶基因可以水解AHk丹子的内酯键,使．MILs失去生物活性,从而减弱致病菌的危害．该研究旨在从芽孢杆菌中克隆酰基高丝氨酸内酯酶基因并获得纯化蛋白。根据已知酰基高丝氨酸内酯酶基因的保守序列设计引物,利用PCR方法从2株芽孢杆菌的基因组DNA中克隆出阿个基因SS1和SS10。利用在基因库中进行同源比对．结果表明SS1和SS10编码的蛋白产物SS1和SS10均为酰基高丝氨酸内酯酶。将两个基因在大肠杆菌中诱导表达,通过亲和层析获得了纯化蛋白。     

密码子优化提高aiiaB546毕赤酵母表达活性

N-酰基高丝氨酸内酯酶是一类特异性降解N-酰基高丝氨酸内酯类信号分子(AHLs)的蛋白水解酶,通过水解AHLs生成酰基高丝氨酸,使AHLs失去活性,从而阻断病原菌的群体感应路径,使病原菌失去致病能力,其广泛存在于多种微生物中[1,2]。近年来N-酰基高丝氨酸内酯酶作为一种新型抗菌策略(群体感应淬灭策略)的工具酶而成为水产养殖防治细菌性疾病研究的热点[3—5]。     

凡纳滨对虾源不动杆菌群体感应信号分子分离鉴定及其调控

【目的】鉴定凡纳滨对虾源不动杆菌(Acinetobacter spp.M1)分泌的N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)类型,探究细菌生长阶段及环境因素对其分泌信号分子的影响。【方法】报告菌株平板法检测M1的AHLs的活性;采用报告平板与薄层层析(TLC)相结合法对M1分泌的AHLs类型进行鉴定。【结果】菌株M1分泌N-3-氧代-己酰基-高丝氨酸内酯和N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯两种信号分子。在适宜条件下AHLs活性随着培养时间的延长先升高后降低,在对数末期(30 h)达到最大。弱酸和弱碱环境能够降低M1分泌AHLs的能力,p H 7.0是M1分泌AHLs的最适p H。较高浓度的Na Cl促进了个体M1分泌AHLs的能力,但是Na Cl浓度对M1总体分泌AHLs没有显著的影响。菌株M1分泌AHLs的最佳温度为30°C,温度过高或过低都会影响其分泌。【结论】菌株M1主要产生N-3-氧代-己酰基-高丝氨酸内酯和N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯两种类型信号分子。M1的QS系统受菌体密度和环境因素的双重调控。     

高效表达N-乙酰高丝氨酸内酯酶-木聚糖酶融合蛋白及其酶学性质

摘要: 【目的】构建N-乙酰高丝氨酸内酯酶-木聚糖酶双酶活性表达毕氏酵母重组菌株,并对经纯化的重组蛋白SL2B 进行N-乙酰高丝氨酸内酯酶及木聚糖酶酶学性质的研究。【方法】利用PCR 拼接技术得到N-乙酰高丝氨酸内酯酶基因aiiA-B546 和木聚糖酶基因xynAS27cd 融合而成的基因Sl2b。构建重组表达载体pPIC9 / Sl2b 转化毕氏酵母,筛选得到同时具有木聚糖酶和N-乙酰高丝氨酸内酯酶活性的重组子,随后对经硫酸铵沉淀、分子筛纯化后得到的重组蛋白SL2B 进行N-乙酰高丝氨酸内酯酶及木聚糖酶     

细菌群体感应淬灭酶的研究进展*

细菌的群体感应系统(Quorum sensing,QS)参与许多生物学功能的调控,其中包括动植物病原细菌致病因子的生成以及人类某些病原细菌生物膜的形成。酰基高丝氨酸内酯(N-acylhomoserine lactone,AHL)是调控群体感应系统的关键信号分子。近年的研究表明,不同生物体包括细菌和真核生物中都存在类别不同的能够降解AHL的群体感应淬灭酶(Quorum-quenching enzyme)。在AHL依赖型致病菌和转基因植物中表达AHL降解酶能有效地抑制QS信号分子的积累,从而阻断了病原细菌的发     

群体感应淬灭酶克隆表达及其对铜绿假单胞菌的影响

【背景】由于抗生素的大量使用,导致细菌耐药性越来越强,寻找新的抗细菌感染药物成为研究热点。【目的】克隆表达群体感应淬灭酶,探究其对铜绿假单胞菌毒力及致病性的影响。【方法】利用PCR技术从产群体感应淬灭酶的芽孢杆菌QSI-1基因组DNA中克隆出aiiA基因,将其克隆到表达载体pET30a并导入大肠杆菌E.coliBL21(DE3)中进行诱导表达,通过镍柱亲和层析获得纯化的N-酰基高丝氨酸内酯酶。用不同浓度的淬灭酶作用于铜绿假单胞菌,检测其对铜绿假单胞菌毒力因子产生以及生物膜形成能力的影响;以秀丽隐杆线虫为模型,考察其对线虫感染铜绿假单胞菌存活率的影响。【结果】克隆表达出群体感应淬灭酶,该酶能显著抑制铜绿假单胞菌毒力因子产生和生物膜的形成,并能降低铜绿假单胞菌对感染线虫的致死率。【结论】群体感应淬灭酶可作为一种能高效抑制细菌致病性的物质,为临床治疗细菌性感染提供新的策略。     

土壤中群体感应淬灭细菌的原位分离与筛选

【背景】许多革兰氏阴性细菌通常以N-酰基高丝氨酸内酯(N-acylhomoserine lactones,AHLs)作为群体感应主要的信号分子。【目的】从土壤中筛选和鉴定新型群体感应淬灭细菌。【方法】通过"垫圈法"从土壤中原位培养分离细菌,采用琼脂条法、报告菌平板法及β-半乳糖苷酶活性测定筛选群体感应淬灭细菌,根据16S rRNA基因序列同源性分析确定菌株系统发育地位。【结果】从不同地区土样中原位培养共分离获得细菌502株。以根癌土壤杆菌Agrobacterium tumefaciens NTL4 (pZLR4)作为报告菌,最终得到11株具有较强降解AHLs能力的细菌,包括假单胞菌5株、不动杆菌4株、变形杆菌和莱茵海默氏菌各1株。大部分细菌可完全降解N-3-羰基十二酰基高丝氨酸内酯(3OC12-HSL),部分细菌对N-(3-氧代己酰)高丝氨酸内酯(3OC6-HSL)和N-3-氧代辛酰高丝氨酸内酯(3OC8-HSL)具有一定降解活性。【结论】Proteus和Rheinheimera可降解AHLs,为今后防治依赖群体感应的植物细菌病害提供新型生防资源。     

细菌群体感应淬灭酶及其病害防治研究进展

微生物细胞间通过信号分子进行信息交流的现象即群体感应(Quorum sensing,QS),QS广泛存在于微生物群体中,且可以调控特定基因尤其是很多致病基因的表达。群体感应淬灭(Quorum quenching,QQ)是基于群体感应现象提出的新型病害防治策略,即通过抑制信号分子的合成、监测或对信号分子进行酶降解、修饰的途径来干扰群体感应以达到防治病害的目的。利用群体感应淬灭酶(Quorum quenching enzymes)降解微生物信号分子,是目前毒性最小、最为有效的群体感应淬灭途径。迄今为止,多种细菌信号分子的群体感应淬灭酶都已有报道,其中,酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs)和顺-11-甲基-2-癸烯酸(cis-11-Methyl-2-dodecenoic acid)群体感应淬灭酶研究最为深入。综述并分析了群体感应淬灭酶及其病害防治的研究现状、存在的问题和未来研究方向,为今后发展新型绿色安全病害防控措施提供关键理论和技术支撑。     

不动杆菌属中aidE基因编码高丝氨酸内酯酶

群体感应(Quorum sensing,QS)是细菌在进化过程中形成的依赖于群体密度的细菌间交流方式。许多革兰氏阴性细菌以N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)为信号分子,感应自身群体密度并调控致病基因表达。因此,淬灭AHLs信号分子可防治此类细菌引起的植物病害。本实验室前期已筛选得到了一株具有AHLs信号降解能力的不动杆菌菌株Acinetobacter sp.77,本研究通过基因组文库筛选,自菌株77中克隆得到具有AHLs降解活性的基因aidE。该基因编码268个氨基酸。序列一致性比较发现aidE的氨基酸序列与吉伦伯不动杆菌Acinetobacter gyllenbergii CIP110306中β-内酰胺酶一致性高达95%,但与已知的AHLs降解酶序列一致性较低,最高为缓黄分支杆菌Mycobacterium lentiflavum中AHL内酯酶Att M/Aii B家族蛋白(CQD23908.1),一致性仅为33%。通过高压液相色谱(HPLC)分析Aid E蛋白处理N-己酰基高丝氨酸内酯(C6-HSL)的反应产物,证明aidE为AHL内酯酶。序列比对研究发现,aidE基因在不动杆菌属中并不保守,其在菌株77基因组中的上下游的基因排列存在菌株水平的特异性,且aidE基因下游存在疑似IS插入序列,上述证据表明aidE基因有可能是通过水平转移进入Acinetobacter sp.77基因组中,或其在基因组中的位置发生过重排。表达aidE的软腐果胶杆菌Z3-3中完全检测不到AHLs信号产生,且致病力明显降低。综上所述,aidE为新发现的AHL内酯酶。在防治依赖QS系统表达致病性的细菌病害中具有应用潜力。     

定点突变提高N-酰基高丝氨酸内酯酶酶活和温度稳定性

【目的】提高N-酰基高丝氨酸内酯酶(N-acylhomoserine lactonase,AiiA)酶活及温度稳定性。【方法】本研究基于AiiA同源蛋白的三维结构对AiiA进行定点突变,分析野生型AiiA及其突变蛋白酶活和温度稳定性。【结果】野生型AiiA较不稳定,在45℃下温浴30 min,或4℃储存5 d后均失去降解N-酰基高丝氨酸内酯(N-acylhomoserine lactone,AHL)的活性。但是突变AiiA蛋白(N65K,T195R和A206E)的酶活力较野生型AiiA均提高了20%以上,且4℃储存时间延长到7 d。此外,突变株N65K比野生型AiiA对高温具有更强的耐受性,在45℃温浴后剩余酶活力达到45%以上,55℃温浴30 min后仍保留5.0%的酶活力。【结论】通过定点突变改造AiiA蛋白结构,提升了AiiA蛋白的酶活和温度稳定性。     

红球菌来源QsdA型N-酰基高丝氨酸内酯酶水产养殖饲用潜力分析

通过研究QsdA型N-酰基高丝氨酸内酯酶酶学性质来评估其饲用潜力。研究通过提取红球菌(Rhodococcus erythropolis)BLJF-1的基因组, 利用 PCR 技术克隆得到N-酰基高丝氨酸内酯酶基因qsdA-rh5。构建重组表达载体pET28a/qsdA-rh5转化大肠杆菌BL21(DE3), 筛选得到具有N-酰基高丝氨酸内酯酶活性的转化子即为重组菌株, 随后经Ni-NTA柱纯化得到的重组蛋白QsdA-RH5进行补充酶学性质的研究。结果表明, 克隆得到972 bp的目的基因。构建重组载体, 筛选得到重组菌株经诱导表达后得到具有N-酰基高丝氨酸内酯酶活性的目的蛋白即QsdA-RH5, 经分析表明, 该蛋白的理论分子量为36 kD, 属于金属依赖性水解酶PET超家族。酶学性质研究表明: 其最适作用 pH 为 8.0, 作用温度为 35℃, 在 pH 611内能够稳定的存在, 在1040℃, 酶活性能够维持在 80% 以上, 且该酶对多种金属离子、化合物具有很好的抗性。该融合蛋白具有较为专一的底物特异性, 只对没有取代基团的底物具有水解作用, 以C7-HSL 为底物时的Km值为0. 0125 mmol/L。实验经酶学性质研究表明, 该酶具有较为专一的底物特异性, 因此可具有针对性的控制外源性病原菌毒性效应对维护畜禽(水产)消化道健康方面具有一定的应用前景。       

N-酰基高丝氨酸内酯酶的分子改造及酶学特性

革兰氏阴性细菌的群体感应系统利用N-酰基高丝氨酸内酯（N-acyl-homoserine lactone, AHL）作为主要信号分子诱导致病因子表达,造成细菌性病害. N-酰基高丝氨酸内酯酶（N-acyl-homoserine lactonase, AHLase）能水解AHL分子的内酯键,减弱致病菌的危害.本研究利用从苏云金芽孢杆菌克隆的N-酰基高丝氨酸内酯酶基因（auto inducer inactivation A, aiiA）,根据Swiss-model模拟aiiA所编码的AiiA蛋白三维结构,预测可能形成的分子内盐桥、活性中心位点等,利用环状诱变方法对AiiA进行定点突变,以期提高其酶活力和热稳定性等酶学性能.对AiiA及其突变蛋白酶学特性分析结果发现,突变体AiiA-N65K-A206E酶活力要比野生型AiiA-wild提高87.4%,并表现出良好的热稳定性和储存稳定性;37 ℃温浴30 min后酶活力剩余73;9%,比AiiA-wild有了大幅提高;4 ℃储存120 h后酶活力剩余12.9%,而AiiA-wild丧失酶活力.酶动力学分析表明,AiiA-N65K-A206E酶促反应的米氏常数Km为1.23 mmol/L,与野生型相当;最大反应速率Vmax为32.36 μmol/L/min,比野生型有较大提高.本研究表明,利用定点突变技术改造AiiA的分子结构,可有效提升AiiA酶活力、热稳定性和储存稳定性.本研究结果为进一步阐明AiiA结构与功能的关系,促进AiiA在植物病害生物防治上的应用,提供了有益的参考和新的思路.     

细菌群体感应淬灭酶的研究进展

细菌的群体感应系统（Quorum sensing,QS）参与许多生物学功能的调控,其中包括动植物病原细菌致病因子的生成以及人类某些病原细菌生物膜的形成。酰基高丝氨酸内酯（N—acylhomoserine laetone,AHL）是调控群体感应系统的关键信号分子。近年的研究表明,不同生物体包括细菌和真核生物中都存在类别不同的能够降解AHL的群体感应淬灭酶（Quorum—quenching enzyme）。在AHL依赖型致病菌和转基因植物中表达AHL降解酶能有效地抑制QS信号分子的积累,从而阻断了病原细菌的发病机制,提高了植物的抗病性。这些新颖的群体感应淬灭酶的发现,不仅为防治细菌侵染提供了可行的途径,也对研究它们在宿主中的功能和对生态系统的潜在影响提出挑战。     

黄河鲤水产细菌的分离及其毒力因子和群体感应信号分子的检测

【背景】水产细菌病害制约水产养殖业健康发展,群体感应与细菌毒力因子的产生密切相关,群体感应调控细菌的毒力因子特性值得进一步研究。【目的】探究群体感应与黄河鲤细菌病害的关系,明确群体感应对细菌毒力因子特性的影响。【方法】通过16S rRNA基因测序并构建系统进化树确定筛选菌株的进化地位,通过脱脂牛奶平板法和偶氮酪蛋白法检测菌株胞外蛋白酶活力,采用结晶紫染色法对菌株的生物膜形成能力进行测定,通过报告菌株BB170和CV026分别测定菌株产信号分子AI-2和高丝氨酸内酯的能力,外源添加高丝氨酸内酯检测信号分子对菌株胞外蛋白酶活力和生物膜形成能力的影响。【结果】哈夫尼亚菌(Hafnia sp.) Z11和气单胞菌(Aeromonas sp.) Z12具有高水平的胞外蛋白酶活力和生物膜形成能力,能够分泌AHLs信号分子且具有菌体密度依赖性。外源添加HSL对菌株毒力因子特性有不同程度的影响,外源添加高浓度的N-丁酰基高丝氨酸内酯(C4-HSL)和N-己酰基高丝氨酸内酯(C6-HSL)能够分别提高菌株Z11和Z12的胞外蛋白酶活力和生物膜形成能力。【结论】高浓度群体感应信号分子AHLs对哈夫尼亚菌和气单胞菌胞外蛋白酶活性有促进作用,说明该2种菌的群体感应现象可能会影响其毒力。     

细菌群体感应淬灭酶及其应用研究进展

细菌群体感应(quorum sensing,QS)是细菌的一种密度依赖型信息交流机制。群体感应淬灭(quorum quenching,QQ)能够破坏细菌群体感应系统,阻断细菌的信息交流。本文中,笔者综述了群体感应淬灭酶——酰基高丝氨酸内酯酶(AHL内酯酶)的研究进展,总结了群体感应淬灭在植物病害防治、水产养殖、膜污染以及医学领域的应用研究,旨在为挖掘群体感应淬灭资源和群体感应淬灭的应用提供理论依据与指导。     

一株凡纳滨对虾源鳗弧菌群体感应信号分子的检测

旨在检测从凡纳滨对虾体内选取的一株鳗弧菌的群体感应信号分子。利用报告菌株结合薄层层析法鉴定鳗弧菌(Vibrio anguillarum,VA)分泌的高丝氨酸内酯类(AHLs)信号分子,利用哈维氏弧菌V.harveyi JMH597和V.harveyi JAF375作为报告菌株分别检测了VA分泌的AI-2和CAI-1信号分子活性与细菌密度的关系。结果表明,VA能分泌3种类型的信号分子:AHLs信号分子、AI-2信号分子和CAI-1信号分子,其中分泌的AHLs有N-3-羟基-己酰基-高丝氨酸内酯(3-OH-C6-HSL)、N-3-辛酰基-高丝氨酸内酯(C_8-HSL)和N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯(3-oxo-C_8-HSL)。VA分泌的AHLs、AI-2和CAI-1均具有密度依赖性。     

假单胞菌株M18gacA基因对BHL和HHL合成正调控及对PCA合成负调控无相关性

经初步鉴定,假单胞菌株(Pseudomonassp.)M18至少能产生5种N-酰基高丝氨酸内酯类(N-acyl-homoserinelactones,AHLs)信号分子,它们是:N-丁酰高丝氨酸内酯(N-butyryl-L-homoserine lactone,C4-HSL,BHL)、N-己酰高丝氨酸内酯(N-hexanoyl-L-homoserine lactone,C6-HSL,HHL)、N-3-氧-己酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxohexanoyl)-L-homoserinelactone,3-Oxo-C6-HSL,OHHL]、N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxooctanoyl)-L-homoserine lactone,3-Oxo-C8-HSL,OOHL]和N-3-氧-癸酰高丝氨酸内酯[N-(3-oxodecanoyl)-L-homoserine lactone,3-Oxo-C10-HSL,ODHL)。在gacA突变菌株M18G中,信号分子的积累量明显减少,且只能检测出其中的4种;同时,吩嗪-1-羧酸(Phenazine-1-carboxylic acid,PCA)的合成量比野生株M18提高了2倍左右。在M18菌株中,基因rhlⅠ的编码产物参与BHL和HHL的合成。构建rhlI’-’lacZ翻译融合表达质粒pMEIZ,分别导入野生株M18和突变株M18G,突变株M18G的半乳糖苷酶活性比野生株M18下降约40%,表明GacA对基因rhlI的表达具有正调控作用。但是,在野生株M18和突变株M18G的发酵液中,分别或同时添加过量的外源BHL和HHL,对PCA合成的影响不显著,表明在突变株M18G中,PCA合成量的增加与BHL和HHL合成量的减少没有明显的相关性。     

甲烷古菌群感效应信号分子的检测

竹节状甲烷鬃菌(Methanosaeta harundinacea)6Ac是本实验室分离自厌氧颗粒污泥中的甲烷古菌新种。该菌具有短杆(3μm-5μm)和长链状(>200μm)两种细胞形态,且与细胞密度相关,暗示该菌可能存在群感效应调控的细胞形态变化。【目的】验证该菌存在群感效应信号分子并与细胞形态变化相关。【方法】用高丝氨酸内酯指示菌Agrobacterium tumefaciens NTL4检测菌株6Ac的培养液,并用购买的高丝氨酸内酯标准品加入短杆菌株6Ac检测形态变化。【结果】菌株6Ac的培养液中含有高丝氨酸内酯类物质。实验证明化学合成的高丝氨酸内酯N-(β-酮基)辛酰高丝氨酸内酯能够促进竹节状甲烷鬃菌的长链细胞形成。而且在马氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina mazei)、热自养甲烷杆菌(Methanothermobacter thermautotrophicus)和甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicicum)的培养液中也检测到了高丝氨酸内酯。【结论】多种甲烷古菌可以产生高丝氨酸内酯类物质,并可能以此类物质作为群感效应的信号分子。     

N-酰基高丝氨酸内酯酶AiiA的分子改造及酶学特性

革兰氏阴性细菌的群体感应系统利用N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactone,AHL)作为主要信号分子诱导致病因子表达,造成细菌性病害.N-酰基高丝氨酸内酯酶(N-acylhomoserine lactonase,AHLase)能水解AHL分子的内酯键,减弱致病菌的危害.本研究利用从苏云金芽孢杆菌克隆的N-酰基高丝氨酸内酯酶基因(auto inducer inactivation A,aiiA),根据Swiss-model模拟aiiA所编码的AiiA蛋白三维结构,预测可能形成的分子内盐桥、活性中心位点等,利用环状诱变方法对AiiA进行定点突变,以期提高其酶活力和热稳定性等酶学性能.对AiiA及其突变蛋白酶学特性分析结果发现,突变体AiiA-N65K-A206E酶活力要比野生型AiiA-wild提高87.4%,并表现出良好的热稳定性和储存稳定性;37℃温浴30 min后酶活力剩余73.9%,比AiiA-wild有了大幅提高;4℃储存120 h后酶活力剩余12.9%,而AiiA-wild丧失酶活力.酶动力学分析表明,AiiA-N65KA206E酶促反应的米氏常数Km为1.23 mmol/L,与野生型相当;最大反应速率Vmax为32.36μmol/L/min,比野生型有较大提高.本研究表明,利用定点突变技术改造AiiA的分子结构,可有效提升AiiA酶活力、热稳定性和储存稳定性.本研究结果为进一步阐明AiiA结构与功能的关系,促进AiiA在植物病害生物防治上的应用,提供了有益的参考和新的思路.     

微生物信号分子降解酶研究进展

微生物细胞之间存在的信息交流称为群体感应。群体感应在实现微生物的生物学功能方面具有重要作用,包括调节致病性、参与生物膜的形成等。微生物能够分泌特定的信号分子,通过对信号分子的检测及应答,调控目的基因的表达。抑制信号分子的积累,能够干扰群体感应系统,使微生物丧失生物学功能。研究较为全面的一类信号分子是酰基高丝氨酸内酯(acylhomoserine lactone,AHL),此类信号分子可以通过酶法降解。目前已鉴定出的AHL降解酶主要分为AHL内酯酶和AHL酰化酶两类。综述了信号分子降解酶的来源、筛选方法、纯化技术、酶学性质、作用机制及在病害防治方面的应用。对信号分子降解酶的研究有助于完善群体感应系统的调控机制,并为微生物疾病的防治提供新策略。