细菌群体感应的信号转导机制及其对抗生素生产的影响

摘要：细菌的群体感应是一种群体行为调控机制。自然界中的很多细菌都有这种能力,即分泌一种或多种信号分子,通过这些信号分子的浓度来感知菌群密度,调控一系列相应靶基因的表达。在这些受调控的基因中,备受关注的是信号分子对抗生素生产的调节。本文综述了群体感应机制的最新研究进展和它对抗生素生产的调节,尤其对洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia. cepacia)进行了较为详细的探讨。     

Quorum Sensing及其研究进展

Quomm sensing(QS)是近来受到广泛关注的一种细菌群体行为调控机制．由于不少人体或植物病原菌的发病机制受QS机制的调控,很多细菌代谢产物也受到该机制的控制,QS系统已成为医学、生物工程学等多领域的研究热点,在QS的调控过程中,细菌分泌一种或多种自诱导剂(autoinducer,也称信息素pheromone),然后通过感应     

假单胞菌Quorum sensing调控体系

群体感应(Quorum sensing,QS)是近来受到广泛关注的一种细菌群体行为调控机制,通过感应一些信号分子如酰基高丝氨酸环内酯(acyl-homoserine lactone,AHL)来判断菌群密度和周围环境变化,假单胞菌中同样也有AHL信号分子,当信号达到一定的浓度阈值时,能启动菌体中相关基因的表达来适应环境中的变化,从而调节菌体的群体行为(如致病性及群体生长调节)。众多报道说明了假单胞菌的群体感应调节系统是由一些全面的调节子所调控的。本文系统介绍了假单胞菌群体感应调控系统,并分析假单胞菌在该系统中复杂的应答反应。     

细菌群体感应及其在病原菌防治中的应用

细菌分泌一种或多种化学信号分子,这些化学信号分子作为诱导因子感知和判断菌群密度和周围环境的变化。当菌群达到一定阈值时会启动一系列相关基因的表达以调控菌体的群体行为,细菌的这种生理行为称为群体感应。大量的研究表明,不同类型的细菌具有不同的群体感应系统。群体感应机制广泛存在于病原菌中,并与其侵染过程、毒力基因表达及致病性密切相关。利用这种群体感应机制作为靶点进行病原菌的防治是医学领域广泛关注的问题。在此就细菌群体感应及其在病原菌防治中的应用进行阐述。     

铜绿假单胞菌中群体感应系统研究进展

群体感应系统(Quorum-sensing system,QS)是一个依赖于细胞数量的基因调控系统。系统中的自诱导物(Autoinducer或AI)随细胞的数量增加而变化,当细胞数达到一定数量时,系统中的自诱导物达到一定的域值时可以与一类转录调节蛋白结合,开始诱导或抑制数量众多的基因表达,使细菌表现多细胞特性的群体行为。同时,群体感应系统受到许多外界环境因素的影响,其调节途径是一个极其复杂的级联过程。此外,以群体感应系统为药物靶点来筛选新型抗菌药物越来越受到人们的重视。结合作者本人的工作及铜绿假单胞菌中群体感应系统的最新研究进展,对该系统在铜绿假单胞菌中的作用及其调控途径进行分析、探讨和总结。     

群体感应与病原菌致病性研究进展

群体感应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。当细菌密度达到临界阈值时能释放一些特定的自诱导信号分子,从而调节本种群或同环境中其他种群的群体行为。细菌群体感应参与包括人类、动植物、病原菌在内的多种生物的生物学功能调节,如生物膜的形成、毒力因子的产生、病原菌的耐药性等。深入研究病原菌群体感应系统的调控机制,将提高对病原菌发病机制的认识,有利于以群体感应作为防治疾病策略的研究。系统阐述了群体感应系统的组成类型、群体感应与病原菌致病性的关系,及其在抑制病原菌致病方面的应用。     

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。     

铜绿假单胞菌群体感应系统的研究进展

细菌的群体感应也称自身诱导,是指细菌通过产生和感应信号分子浓度的变化来监测其群体密度,协调群体行为的过程.自身诱导物随着细菌密度增高而增高,当自身诱导物达到某一阈值后,会与一些转录调节子结合,从而诱导或抑制多种基因的表达.群体感应系统内由多种信号分子和效应蛋白组成复杂的调节网络,调控包括细菌毒力因子产生与释放、生物膜形成、接合反应等,从而影响细菌的致病过程.本文主要对铜绿假单胞菌的群体感应系统及其与宿主关系、群体感应抑制剂等方面的研究进展进行综述.     

细菌群体感应信号分子N-酰基高丝氨酸内酯的检测

群体感应是细菌生长到一定密度时相互感应,并进行基因表达及调控产生的独特、多样的群体行为现象。N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)类化合物是革兰阴性菌群体感应中最重要的一类信号分子,调控许多生理特性基因的表达。快速、简便、有效地检测细菌能否产生AHL或产生何种信号分子,成为深入研究和了解细菌群体感应的重要手段。我们就细菌群体感应信号分子AHL检测的基本原理和方法及国内外研究进展进行了总结。     

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     

细菌群体感应对细菌生物膜形成与调控的研究进展

细菌群体感应(quorum sensing,QS)是细菌细胞之间通过感受自诱导物来调控细菌群体行为的现象。细菌生物膜(bacterial biofilm,BBF)是细菌在生长过程中为适应生存环境而吸附于惰性或活性材料表面形成的一种与浮游细胞相应的生物被膜,其结构包括细菌和自身分泌的细胞外基质(extracelluar polymeric substance,EPS)。生物膜可以保护细菌免于外界恶劣环境的影响,增加其抗药性,为细菌生长提供天然的有利屏障。细菌群体感应是细菌调控生物膜形成的重要机制之一,本文中,笔者综述了细菌群体感应在生物膜生成过程中的调控作用,分析了细菌生物膜抑制与降解策略,旨在为医药与食品工业中降低细菌耐药性和细菌抗性提供理论依据。     

厌氧氨氧化菌群体感应系统研究

厌氧氨氧化(Anammox)是以铵为电子供体将亚硝酸盐转化为氮气的生物过程。厌氧氨氧化菌(AAOB)生理代谢和细胞结构均十分特殊,且在氮素循环中起着十分重要的作用。厌氧氨氧化已成为环境学、微生物学、海洋学等领域的研究热点。但是,至今人们未能对厌氧氨氧化菌进行纯培养,这严重限制了对厌氧氨氧化菌的深入研究。群体感应是一种普遍存在于微生物细胞之间的通讯机制,它具有根据菌群密度和周围环境变化调节基因表达,以控制细菌群体行为的功能。厌氧氨氧化菌活性的细胞密度效应和生物团聚行为与细菌中普遍存在的群体感应现象相符。探讨了厌氧氨氧化菌群体感应系统存在的可能性、工作机制及其生态学意义,以期为厌氧氨氧化菌的分离培养、团聚体培育等提供理论指导。     

群感效应在金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌群体增殖中的作用

群感效应(quorum sensing,QS)是指微生物细胞通过感应细胞外信号分子的浓度从而感知菌群密度的大小,并依赖信号分子的浓度来调控基因表达的一种交流机制。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)与铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)分别是革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌中典型的食源性致病菌,二者的QS系统在不同情况下的群体增殖中表现出竞争和协同作用,与毒素分泌、耐药性及被膜形成相关。本文中,笔者分别介绍了金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的群感效应系统,并概述了群感效应在两种微生物群体增殖中的作用,由于多种微生物种间关系调控和交流机制较为复杂,对两种微生物群体增殖特性和相互作用机制有待进一步研究。     

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。     

群体感应QseB/QseC系统对外界环境变化的响应机制

细菌群体感应(quorum sensing, QS)是一种细菌种群之间和与环境之间的相互作用机制，不仅可以评估其自身物种的种群密度，还可以评估给定环境中其他细菌物种的种群密度，是维持细菌感知并响应环境变化的重要协调途径。编码鞭毛表达和组装以及运动性的基因是潜在的毒力相关因子，受细菌种群密度调节，利用群体感应激活。QseB/QseC双组分系统是参与鞭毛和运动基因调节的群体感应调节级联反应的一个重要组成部分。本文综述了细菌群体感应系统的种类及其作用，将近年来有关QseB/QseC双组分系统介导的群体感应系统结构功能、QseB/QseC信号转导调控机制以及QseB/QseC双组分系统在调控细菌致病性、生物膜形成、鞭毛运动性等方面所发挥的作用进行整理、归纳和总结，并对目前研究不足的地方作出了展望，希望能找出下一个研究的方向。对QseB/QseC信号系统介导的群体感应机制的深入研究，不仅为解决细菌耐药及致病机制等问题提供新思路，还可能为开发疫苗和药物提供新靶点。     

根瘤菌与群体感应

细菌在高细胞密度下可以产生群体感应信号分子,调控细菌相关基因的表达,这种信号分子被称为自体诱导物。酰基高丝氨酸内酯类化合物(acyl-HSLs)是在根瘤菌中广泛存在的一类自体诱导物,该群体感应系统与根瘤菌和植物的共生作用密切相关。本文概述了AHLs介导的群体感应系统的组成及调控机制和不同根瘤菌中群体感应调节对根瘤菌生理行为及共生固氮的影响。     

细菌群体感应信号网络及其应用

群体感应（Quorum sensing,QS）是一种细菌细胞与细胞间的通讯系统,即细菌通过分泌扩散性小分子信号感知细菌群体的密度,从而引起一组特定基因在转录水平协调表达。大量研究已表明,群体感应系统控制细菌多种生理行为和过程,以及与真核宿主（寄主）的互作。参与群体感应调控的信号分子多种多样,QS系统所调控的功能也具有多样性,甚至菌株专化性。通过聚焦同一细菌中由多个QS系统组成的信号网络,综合评述了不同QS系统之间如何相互作用全局调控基因表达,以及QS系统如何通过与其它全局调控系统整合精细调节细菌的社会行为以及环境适应性及其应用前景。     

美国微生物学会会讯摘要

1.近来,对囊泡肺纤维化病(cystic fibrosis)患者的细菌群体研究发现,在生物膜中非致病菌可分泌信号,诱导周围的铜绿假单胞菌(又称绿脓杆菌)的毒力基因,引起肺部阻塞性病变.虽然早已了解生物膜中群体细菌的生物活性与浮游的细菌不同,但要证明这一点有一定技术上的问题.加拿大学者Surette等发展了一种技术将细菌混合接种于磁珠上,磁珠上已有不同组织特异的蛋白,形成生物膜后,可利用磁珠吸引法,将生物膜中的细菌与游离菌分离,转人微量孔培养板分析其特性.这一技术称为Magna Film.通过研究发现,口咽部的正常菌群可以启动绿脓杆菌的毒力基因,包括弹性酶和外毒素基因.诱导毒力基因的过程是由自身诱导素-2(autoinducer-2,AI-2)介导的,虽然绿脓杆菌自身不产生AI-2,但自患者痰中分离的咽正常菌群却可产生不等量的AI-2,因此口咽部正常菌群通过分泌信号可诱导绿脓杆菌的毒力基因.     

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。     

自噬在细菌感染与免疫应答中的作用

自噬是调节细胞生长、发育的一种重要的程序性细胞死亡方式,其作用是一把“双刃剑”:一方面,它可清除病原体,保护机体免受损害;另一方面,有些细菌在进化中形成了独特机制,通过干扰或阻止自噬溶酶体形成等来调控或阻碍自噬,从而利于自身的复制和存活。自噬是天然免疫的重要部分,可通过Toll样受体或黏膜免疫系统等参与对细菌及毒素的应答;细胞免疫的效应细胞可通过分泌细胞因子调节自噬,进而调控获得性免疫应答。在抗胞内菌感染时,自噬在调节Th1/Th2细胞的免疫偏移方面也起关键作用。