革兰氏阴性细菌LuxR/I型群体感应抑制剂研究进展

摘要：细菌群体感应（Quorum sensing, QS）被视为对抗细菌感染与解决细菌耐药性问题的新靶点。以AHLs为信号分子的LuxR/I型群体感应系统广泛存在于革兰氏阴性菌包括多种临床致病菌中,因此寻找LuxR/I型群体感应抑制剂（Quorum sensing inhibitors, QSIs）是研发抗革兰氏阴性致病菌药物的重要途径。迄今为止,已知的LuxR/I型小分子QSIs来源包括化学合成、天然产物与已知药物库的化合物,大分子则包括群体感应淬灭酶与群体感应淬灭抗体。本文总结了近年来LuxR/I型QSIs研究进展,为新型抗菌药物研发提供理论依据。     

细菌群体感应LuxR solos蛋白研究进展

N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-L-homoserine lactones,AHLs)信号分子介导的群体感应(quorum sensing,QS)是一种普遍的革兰氏阴性细菌信息交流方式。AHL-QS系统包括Lux I型AHLs合成酶和LuxR型受体蛋白。然而,部分革兰氏阴性菌缺失1个或多个LuxI型AHLs合成酶,仅有未配对的LuxR型受体蛋白,该LuxR型受体蛋白称为LuxR solo或Orphan蛋白。LuxR solos蛋白在细菌窃听、种间和种内的信号交流中起重要作用,为群体感应研究领域的热点。本文主要综述细菌LuxR solos蛋白的发现、基本概念、蛋白结构及类型,阐述感应AHLs和非AHLs信号分子的重要LuxR solos蛋白及功能,并对群体感应LuxR solos蛋白的研究前景和意义进行了展望。     

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     

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。     

细菌群体感应调控多样性及群体感应淬灭

群体感应(Quorum sensing, QS)是细菌通过信号分子分泌、识别,从而调控基因水平转移、毒力因子分泌、芽孢产生及生物膜形成等群体行为的细胞交流机制。干扰信号分子的分泌、识别,可以阻断群体感应,实现群体淬灭。群体淬灭(Quorum quenching, QQ)是目前致病性控制、致腐性预防以及生物膜污染削减的重要策略之一。本文以群体感应信号分泌-识别-响应为主线,将群体感应分为等级、平行及竞争型三类调控方式,并对其特征进行了详细阐述;同时,探讨了信号分子类似物、信号分子降解酶剂、信号受体激活剂/抑制剂等策略在不同调控方式淬灭中的适用性;最后,对群体感应调控及淬灭进行了展望,以期为丰富细菌群体感应认知、促进群体淬灭应用提供参考。     

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。     

群体感应抑制活性海洋细菌的筛选与鉴定

从黄海青岛海域海洋污泥中分离纯化微生物菌株,然后采用紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum) 为指示菌株,检测其代谢产物的群体感应(Quorum sensing) 抑制活性,并对具有抑制功能的细菌菌株进行16S rDNA分子鉴定及生理生化特征分析.结果表明,1株蜡样芽孢杆菌和1株水莱茵海默氏菌具有较强的细菌群体感应抑制活性,分别命名为Bacillus cereus QSI01和Rheinheimera aquimaris QSI02.从海洋环境中筛选的具有细菌群体感应抑制活性的菌株,为以致病菌群体感应系统为靶点的新型药物的研发提供了菌种资源.     

细菌群体感应信号分子淬灭酶的研究进展

群体感应(Quorum sensing,QS)是细菌细胞间通过信号分子互相交流的一种现象,细菌细胞通过分泌并感应特定的信号分子浓度,当信号分子浓度达到一定阈值时,细菌细胞会启动特定基因尤其是很多致病基因的表达,这就给防治某些植物、动物性疾病提供了一种新思维。群体淬灭(Quorum quenching,QQ)就是基于群体感应而提出的,它主要是通过分解细菌细胞所产生的信号分子,使信号分子浓度在阈值之内,从而使细菌无法表达特定致病因子,进而防治病害的一种方法,群体淬灭酶是研究的最多也是最有效的淬灭途径。到目前为止,很多群体淬灭酶已经被分离出来。系统总结了群体淬灭酶的种类、特性、催化机制和生理功能方面的进展。     

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。     

食源性致病菌群体感应信号分子的检测

群体感应(Quorum sensing,QS)在食物中毒导致的食源性疾病暴发机制和食物腐败变质中起主要作用,QS影响致病菌的细胞被膜形成和致病性。文中通过深入了解食源性致病菌的QS信号分子,综述了革兰氏阴性和革兰氏阳性菌产生的信号分子类型,同时介绍了检测QS信号分子的不同技术,并根据QS机制在食品中的影响提出了思考和建议,为监控食源性致病菌提供依据。     

微生物群体感应抑制剂及其在海洋生态中的应用

微生物具有结构多样性和功能多样性,其生态行为受多种信号因子的调节,其一便是群体感应信号(Quorum sensing,QS)。QS可作为菌群的通讯语言调节多种生物学功能,包括微生物被膜(Biofilm)的形成、毒力因子的表达、抗生素的分泌以及活性物质的生成等。相比之下,群体感应抑制剂(Quorum sensing inhibitor,QSI)的作用与QS相反,它能阻断QS信号的合成或传递、降低细菌致病性、干扰Biofilm的生成、阻断QS级联效应,因而被广泛应用于医药、农业和环境等领域。本文聚焦QSI,对其来源、特性、作用机制的最新进展进行总结,并对其在海洋生态领域上的应用进行综述,以期为QSI物质的开发和海洋生态资源的有效利用提供新思路。     

细菌群体感应及其信号分子介导的植物-细菌跨界信息交流

细菌利用群体感应(Quorum sensing,QS)系统进行细胞间的通讯联系,进而参与调控细菌多种生物学功能。近年的研究表明,细菌QS信号分子也可以被细菌的真核植物宿主感应,从而介导植物-细菌的跨界信息交流。本文综述细菌QS及其介导的植物-细菌信息交流的最新研究进展,以期为通过操纵细菌QS达到提高植物病害防治效果提供理论基础和指导。     

青岛近海沉积物生物被膜中密度感应及密度感应淬灭细菌多样性

【背景】细菌密度感应(Quorum sensing,QS)是指细菌利用分泌的信号分子进行相互交流的现象,而密度感应淬灭(Quorumquenching,QQ)是指通过干扰信号分子的产生、释放、积累或应答从而阻抑密度感应通路。【目的】探究青岛近海沉积物生物被膜中密度感应和密度感应淬灭细菌的多样性。【方法】采用海水培养基2216E从青岛近海沉积物生物被膜中分离获取可培养细菌,采用平板交互划线和高通量筛选的方法分别筛选具有密度感应和密度感应淬灭的菌株。【结果】共分离获得83株共54种具有密度感应和密度感应淬灭的细菌,分属于四大细菌门类:变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门。其中,38株(45.8%)可以产生酰基高丝氨酸内酯(Acyl-homoserine lactone,AHL)类信号分子,它们分属于变形菌门(37株,15种)和拟杆菌门(1株,1种),优势属为弧菌属和鲁杰氏菌属;能够降解AHL类信号分子的有57株(68.7%),在变形菌门(41株,23种)、拟杆菌门(14株,10种)、厚壁菌门(5株,5种)以及放线菌门(1株,1种)中均有分布。【结论】在青岛近海沉积物生物被膜可培养细菌中,具有密度感应和密度感应淬灭现象的菌株具有很高的丰度和多样性,为后续生态学意义的研究与海洋微生物的开发提供了参考。     

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。     

环境因素对细菌群体感应的影响

一种海洋费氏弧菌(Vibrio fischeri)的发光现象在20世纪60年代引起了科学家的兴趣,Nealson等在1970年首次报道了该菌的菌体密度与发光呈正相关,该发光现象受细菌本身的群体感应调节系统所控制[1]。尽管细菌是单细胞原核生物,但是越来越多的研究发现细菌在自然环境中常常表现出多细胞的群体行为。细菌利用自诱导物进行相互交流并调控其群体行为的现象被称为群体感应(Quorum sensing,QS)[2],这个概念最早由Fuqua等     

细菌中的群体感应

群体感应(quorum sensing)是细菌根据细胞密度变化进行基因表达调控的一种生理行为。具有群体感应的细菌能产生并释放一种被称为自体诱导物(autoinducer)的信号分子,它随着细胞密度增加而同步增加。当自体诱导物积累到一定浓度时会改变细菌特定基因的表达。革兰氏阳性及阴性细菌通过群体感应与周围环境进行信息交流,从而改变细菌的一系列生理活性,这些细菌的生理特性包括共生、细菌毒性、竞争、接合、抗生素的产生、运动性、孢子及生物膜的形成。这种信号传递方式可能对低等的细胞进一步进化,并形成高等的生物体有重要作用。细菌中群体感应系统的进化可能是多细胞体形成的早期阶段。     

细菌群体感应及其在食品变质中的作用

食品相关细菌引起的生物被膜形成和食品变质是食品工业中的重大问题。研究表明细菌群体感应(Quorum sensing,QS)与被膜形成、食品腐败变质密切相关。重点对细菌产生的各种QS信号分子及其在被膜形成的作用和被膜在食品工业中的重要性做了介绍。QS信号分子与食品变质密切相关,故对QS抑制剂作为新型食品防腐剂以延长储存期限及加强食品安全的前景进行了概述。     

LuxR家族调控蛋白的结构及功能

LuxR家族调控蛋白是一类在革兰氏阴性细菌群体感应中起重要作用的调控蛋白,它们参与由酰基高丝氨酸内酯介导的多种生物学过程,调控细菌生物发光、质粒转移、生物膜形成以及多种胞外酶、毒力因子和次生代谢产物的合成。LuxR家族蛋白的研究在医学、环境监测、生物防治和微生物发酵等方面具有巨大的应用潜力。该文综述了LuxR家族调控蛋白近期的研究进展、存在问题及应用前景。     

群体感应抑制剂研究进展

细菌群体感应(quorum sensing,QS)是一种依赖于菌体密度而普遍存在于微生物之间的沟通协调机制,控制着细菌的生长、增殖、致病性、生物膜形成及相关群体活动行为。通过阻断细菌群体感应信号,可以抑制病原菌的致病性。本文从群体感应角度总结了抑制病原菌的方法和研究进展,为临床新型抗菌药物的设计提供理论依据和新策略。     

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。