植物与微生物之间的跨界信号调控

依靠信号分子的交流方式广泛存在于原核生物和真核生物之间,在此交流过程中,相互联络的生物之间产生并释放小分子化合物,从而建立原核生物和真核生物交流的通道,影响彼此基因的表达,这个过程即为跨界信号交流.跨界信号交流广泛发生在病原菌或益生菌与其宿主之间,其产生的生理效应主要取决于特异信号在生物个体中所激发的信号通路.揭示跨界信号调控的信号分子或语言,并阐明其作用机理具有很大的挑战性.已有研究表明,细菌和植物能产生多种多样的信号分子,解析这些信号分子并探讨其作用机理逐渐成为该领域研究热点,其研究成果将有助于发掘新的植物抗病策略,例如,通过干扰跨界信号调控途径而不是直接杀死病原细菌达到抗病的效果;而益生菌中的信号分子的作用机理的研究,也利于农业上的应用.这篇综述总结了植物与细菌之间跨界信号调控的最新研究进展,以及植物相关细菌群体感应系统的LuxR类的转录调控因子在跨界信号调控过程中的作用机制.     

原核生物16S rRNA基因多重拷贝及其序列异化

核糖体小亚基RNA(16S rRNA)分子存在于所有细胞生物中,在细胞中执行恒定的功能,其分子序列既有高度保守性片段,又有相对可变性部分,因而成为研究原核生物系统发育的理想分子,其基因已成为原核生物系统分类学研究的核心标识基因。但是,近年来的大量研究表明,原核生物基因组内16S rRNA基因是多拷贝的。16SrRNA基因拷贝数在种属水平上基本是稳定的,但在更高分类阶元上则是不确定的。在拷贝数多的菌株中各拷贝间还存在差异,这种差异有时会大于不同菌株间甚至不同种间的差异。原核生物基因组内16S rRNA基因拷贝数和异化与其利用环境资源的生态策略和对环境的适应性有关。原核生物16S rRNA基因拷贝数及其异化研究对深入理解原核生物的环境生态功能具有重要意义。     

细菌密度阈值感应现象的研究

细菌通过复杂的信号传递系统进行着信息交流.细菌的密度阈值感应现象(quorum sensing,QS)是这一信号系统的重要组成部分.细菌通过释放,发现,接受信号分子而实现这一途径.这些信号分子被称为自体诱导分子(autoinducers,AI).通过自体诱导分子细菌可以分辨细胞密度的大小,并通过控制基因的表达而调节细菌的数量.这一过程被称为细菌的密度阈值感应现象.通过这一机制,细菌可以调控整个细菌菌落的基因表达.细菌的密度阈值感应现象使真核生物与原核生物之间的界限变得模糊,细菌可以像多细胞生物一样拥有许多作为个体细菌不可能拥有的特性.细菌的许多行为都受到密度阈值感应机制的调控,如共生现象,毒力因子的表达,耐药性的产生及生物膜的形成等等.研究表明正是通过这种密度阈值感应现象,无论是高度特异的密度阈值感应现象还是普遍存在的密度阈值感应现象,实现了细菌与细菌之间的交流.原核生物与真核生物都不可避免地受到密度阈值感应现象的影响.竞争细菌及易感的真核生物宿主可以通过分泌破坏自体诱导分子或产生自体诱导分子抗体来破坏细菌的密度阈值感应系统而对抗细菌的入侵.     

原核生物的碳酸酐酶

碳酸酐酶（CA）催化CO2和HCO3^-之间的相互转化反应,其显著特征是存在α,β,γ三种分子结构不同且独立进化的分子类别,最近的研究表明CA不仅广泛存在于真核界所有高度进化的生物体中,而且还广泛存在于古细菌界和细菌界代谢多样化的原核生物种类中,这表明该酶在原核生物中的作用比先前所认识的更广泛和更基本,鉴于CA在原核生物生理学上的重要性,有必要对近年来原核生物CA的进化分类,分子结构特性,酶学特性及其在原核生物中的分布以及可能的生理功能等方面的研究进展作一介绍。     

原核生物mRNA稳定性的分子机制

原核生物ｍＲＮＡ稳定性的分子机制钟珍萍＊（中国科学院发育所,北京１０００８０）原核生物通过快速繁殖来适应生存,这决定了其ｍＲＮＡ稳定性通常远远次于真核基因ｍＲＮＡ,半衰期仅０．５-５０ｍｉｎ。细胞如何在这么短时间内迅速降解大量的ｍＲＮＡ分子呢？通过哪些机制来实现各ｍＲＮＡ之间的稳定性有如此精细的差异？就目前所掌握的资料来看,这是由ｍＲＮＡ自身的序列元件、细胞内核酸酶、核糖体以及结合蛋白共同完...     

植物发育的分子机制及其遗传控制

植物发育的分子机制及其遗传控制许政皑１国际动态发育一直是生命科学中的～个中心问题。但传统的研究方法很难解决诸如细胞的生长和分化、细胞之间的信息交流、细胞群体甚至在单个细胞内的不对称性的建立等基本问题。随着分子遗传学和分子生物学的迅速发展,发育生物学已...     

微生物群体效应信号分子研究进展

微生物细胞通过分泌可溶性小分子控制群体行为,获得生存优势的行为称为群体效应（Quorum sensing）。单细胞微生物利用群体效应获得多细胞生物的功能,从而提高自身在环境中的竞争力。信号分子是微生物发挥群体效应、进行信息交流的关键因子。信号分子普遍存在于各类微生物群体中,其结构、性质与功能存在巨大的种属差异,对信号分子进行全面的研究将有助于更加深入地了解和利用微生物群体效应。本文主要对群体效应信号分子在种类、结构、来源以及功能等方面的研究进展进行介绍。     

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。     

植物中的水平基因转移

水平基因转移是不通过生殖而进行的遗传物质交流, 在原核生物和单细胞真核生物的进化中起着重要作用。然而, 水平基因转移在多细胞真核生物之间的发生频率以及对多细胞真核生物进化的影响尚不明确。近期的一些研究显示, 水平基因转移在高等植物之间以及高等植物和其它生物之间普遍存在。该文将对高等植物中已发现的一些水平基因转移现象进行综述, 并尝试解析植物之间水平基因转移可能的机制及其重要意义。     

转录因子的胞间移动在植物生长发育中的作用

多细胞生物体的生长发育依赖于细胞和细胞之间物质的交流和信号的传递。细胞命运的特化受到来自旁临细胞信息的调控。作为细胞-细胞通讯方式之一的蛋白质胞间运输广泛的存在于植物各种发育过程中。本文总结了近年来有关植物重要发育调控转录因子在细胞间移动的研究进展,综述了这些因子移动的细胞学基础和分子调控模型,并对今后蛋白胞间移动研究面临的挑战和需引入的新技术手段进行了展望。     

植物多肽信号分子CLE家族

动物中存在众多多肽信号分子,它们在信号转导方面发挥重要作用。近几年,对植物中多肽信号分子的研究取得了重大突破,它们积极参与调控植物生长发育的众多过程,同时也表明多肽信号分子在细胞之间的"交流"过程中发挥作用在进化上是保守的。CLE(CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION)家族是目前植物领域研究较热的多肽信号分子家族,通过对拟南芥CLV3和百日草TDIF等CLE多肽信号分子的研究发现,CLE蛋白在成为有功能活性的信号分子之前,存在翻译后蛋白剪切和修饰的过程,这方面与动物中多肽信使的成熟过程相似。对CLE家族成员的分子特征、生物学功能、翻译后的加工修饰和研究中出现的问题进行综述,并对本领域未来的发展方向作出展望。     

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。     

细胞骨架与细胞凋亡及细胞内信息通路的关系

细胞骨架是细胞内最高级的组织者和管理者,根据功能将各种细胞器相对集中在细胞内的某一区域,并通过多种信息通路相互联系,使细胞内部形成一个"城市",各服务器进行有序的工作.此时,一些信号通过一定的作用模式,如诱导因素通过第二信使系统将信号传入细胞内,最终汇集到公共通道,改变细胞基因表达的类型、水平及其时序性,最后导致生理反应或程序性细胞死亡中特征性生物化学改变,但这种细胞内外的信号-受体-胞内传递-基因转录-应答反应的传递方式并不是一条龙式的单一联系,各条途径之间存在着多方式、多水平的横向联系和交互作用,形成信号传递网络.基于细胞骨架在细胞内的特殊地位和功能,可以相信,通过对细胞骨架及其与细胞内某些分子关系的研究,将有助于深入了解细胞内的信息传递规律,为揭示细胞内分子在体现细胞生物学特性方面的有机联系提供证据.     

细菌的信息交流

细菌与细菌之间的信息交流是通过相互交换一种自动诱导物(autoinducer)的信号分子来实现的。这种信息交换的过程被称为群体感应(quorumsystem)。细菌根据这种特定信号分子浓度的变化来监测环境中其它细菌数量的变化。细菌的群体感应系统分为种内和种间信息交流两大类。细菌间的信息交流涉及到细菌的多种生理功能,如细菌的致病能力等。因此研究细菌间的信息交流有可能找到一条新的防治细菌感染途径。     

酪氨酸激酶受体介导的信号网络对内质网应激反应的影响

内质网应激和酪氨酸激酶受体介导的信号网络是细胞内两个重要的信号网络。研究证实内质网应激反应和酪氨酸激酶受体介导的信号网络参与众多的生理病理过程,且二者之间存在广泛的对话交流。通过对两个信号通路之间对话交流机制的研究有助于我们对一些疾病过程进行深入了解。本文将针对酪氨酸激酶受体介导的信号网络对内质网应激反应的影响及其机制进行阐述。     

细菌的信息交流

细菌与细菌之间的信息交流是通过相互交换一种自动诱导物(autoinducer)的信号分子来实现的.这种信息交换的过程被称为群体感应(quorum system).细菌根据这种特定信号分子浓度的变化来监测环境中其它细菌数量的变化.细菌的群体感应系统分为种内和种间信息交流两大类.细菌间的信息交流涉及到细菌的多种生理功能,如细菌的致病能力等.因此研究细菌间的信息交流有可能找到一条新的防治细菌感染途径.     

植物与病原菌互作的分子机制研究进展

植物的先天免疫主要包括模式识别受体对保守的微生物病原相关分子模式的识别和抗病蛋白对效应蛋白的识别。植物与病原体互作过程中存在广泛的信号交流,信号分子在植物与病原体的互作攻防中发挥了重要的调控作用,决定了二者的竞争关系。当前,大量植物与病原体互作中的信号分子被定位和克隆,其作用方式被揭示。本文总结了这些信号分子及其在植物免疫过程中的作用机制,主要包括植物细胞表面的模式识别受体分子对病原相关分子模式的识别与应答,植物抗病蛋白对病原体效应蛋白的识别与应答,以及免疫反应下游相关信号分子及其在植物抗病中的作用。此外,本文对未来相关研究提出了展望。     

废水处理中群体感应调控行为研究进展

群体感应是微生物在繁殖过程中分泌一些特定的信号分子,当信号分子浓度达到一定阈值后,可以调控某些基因表达,从而实现信息交流的现象.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,广泛存在于各类微生物信息交流中.活性污泥、生物膜和颗粒污泥等生物聚集体广泛存在群体感应现象,了解和认识群体感应与微生物之间的调控行为,对于废水处理具有重要意义.本文综述了感应信号分子的分类、群体感应调控机制,群体感应在活性污泥、生物膜、好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥等废水处理中的调控行为的研究进展,并对废水处理中群体感应的研究进行了展望,以期为深入理解废水处理中群体感应调控行为提供参考.     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。