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。     

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。     

凡纳滨对虾优势腐败菌鉴定及其群体感应现象

为了鉴定凡纳滨对虾的优势腐败菌并研究其是否存在以N-酰基高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)介导的群体感应系统,采用16S rRNA序列鉴定凡纳滨对虾的优势腐败菌,并采用紫色杆菌CV026对优势腐败菌的AHLs活性进行检测.结果发现凡纳滨对虾优势腐败菌菌株1(Aci-1)和菌株2 (Aci-2)均为不动杆菌属,均存在以AHLs为信号分子的群体感应系统.添加外源信号分子AHLs能促进Aci-1菌株生物膜的形成,且呈浓度依赖性.在一定的贮藏范围内,凡纳滨对虾腐败菌信号分子AHLs浓度与细菌总数、挥发性盐基氮含量存在正相关性,其相关系数r分别为0.846 6和0.986 7,分别在P＜0.05与P＜0.01水平上显著,结论是凡纳滨对虾优势腐败菌不动杆菌菌株存在以AHLs介导的群体感应系统,且与凡纳滨对虾的腐败密切相关.     

内生菌Pseudomonas sp. G5 phzIR基因的克隆与表达

假单胞菌菌株G5是分离自香菜(Coriandrum sativumL.)茎内的一株内生菌,经BIOLOG系统分析其底物利用图谱,初步鉴定为桔黄假单胞菌Pseudomonas aurantiaca。大量研究已表明许多革兰氏阴性细菌应用群体感应系统,通过感应扩散性小信号分子―乙酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs),以种群密度依赖的方式调控基因表达,控制植物相关细菌的多种表型。本研究组合应用AHLs检测菌株Chromobacterium violaceum CV026和薄层层析分析,初步检测出菌株G5可产生几种可检测水平的AHLs信号分子,其中以N-hexanoyl-homoserine lactone(C6-HSL,HHL)为主,迁移率Rf值为0.4。进一步克隆和测序了该菌株中由PhzI和PhzR组成的群体感应quorumsensing系统的编码基因phzIR,并在大肠杆菌中异源表达了AHLs信号分子合成酶基因phzI。序列和系统进化分析表明它们与假单胞菌属其他的phzIR基因有高度同源性和进化上的保守性。     

重组枯草芽孢杆菌诱导表达AiiA及酶活性鉴定

[目的]由于Aii A(Autoinducer inactivation,Aii A)蛋白能有效降解AHLs(N-acyl-homoserine,AHLs),导致病原菌由于群体淬灭(Quornm quenching,QQ)失去生存优势而抑制其致病能力;利用强启动子构建能高效表达Aii A蛋白的枯草芽孢杆菌,检验枯草芽孢杆菌中Pspac启动子表达Aii A蛋白的能力,寻求有效生物防治手段防治病原菌侵害。[方法]通过已知的aiiA基因序列和启动子Pspac序列设计引物,经搭桥PCR搭连启动子Pspac和aiiA基因,构建重组表达载体Pspac-aiiA-PHY300PLK,经酶活反应确定重组菌活性。[结果]成功克隆并搭连Pspac启动子和aiiA基因,Aii A蛋白成功在重组枯草芽孢杆菌C11中表达。经酶活检验,野生菌株和重组菌株Pspac-aiiA-C11有降解信号分子AHLs的能力,但重组菌降解能力更强。[结论]重组菌Pspac-aiiA-C11较野生菌株有更强的降解AHLs效力;要利用工程菌进行生物防治还需进一步提高工程菌表达Aii A蛋白的能力及稳定性。     

仿刺参“腐皮综合症”病灶处优势菌的分离鉴定及AHLs信号分子的检测

仿刺参"腐皮综合症"是一种由细菌引起的高传染性、高死亡率疾病.为了研究仿刺参"腐皮综合症"病灶处优势菌以及其是否存在N-酰基高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)介导的群体感应系统,本文从患病仿刺参病灶处分离纯化出7株优势菌,生理生化指标测定和16S rDNA序列分析表明:菌株C6属Tenacibaculum属,菌株4属于腐败希瓦菌群(Shewanella putrefaciens group),菌株TB属于弧菌属(Vibrio),菌株BP2、BP3、BP4及BP6属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas).采用AHLs的高效检测菌株根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens KYC55)对优势菌的AHLs活性进行检测,其中菌株C6、4、TB、BP3及BP4存在以AHLs为信号分子的群体感应系统,菌株BP2与BP6则无AHLs活性;不同细菌AHLs活性不同,AHLs活性从高到低顺序为4＞TB＞BP4＞BP3＞C6.     

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。     

群体感应信号分子及其抑制剂快速检测方法的建立

细菌能自发产生、释放一些特定的信号分子,并能感知其浓度变化,调节微生物的群体行为,这一调控系统称为群体感应。细菌群体感应参与包括人类、动植物病原菌致病力在内的多种生物学功能的调节,群体感应抑制剂成为抗感染药物开发的靶点。利用紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum)和根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)作为指示菌,建立检测高丝氨酸内酯(AHLs)及其抑制剂的简便方法。结果表明,通过平板交叉划线接种,使用指示菌能够有效地检测AHLs,并且通过薄层层析(TLC)与细菌生物感应器相结合的方法可以快速、方便地鉴定AHLs的种类;通过双层平板法观察指示菌色素产生情况,能够有效地检测群体感应信号分子AHLs抑制剂,且该方法简单易行。     

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。     

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。     

灵杆菌合成灵菌红素的转录调控

灵菌红素是一种具有多种生物活性的红色素,具有巨大的经济价值和广阔的应用前景。灵杆菌是灵菌红素的生产菌株,同时也是研究灵菌红素合成的模式菌株。本文综述了转录水平上调控灵杆菌合成灵菌红素的研究进展,总结了双(多)组分调控系统、群体感应系统、σ因子和转录因子在调控灵杆菌合成灵菌红素过程中发挥的作用,并对未来的研究方向进行了展望。     

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。     

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...     

比较基因组学解析谷物醋醋醅中巴氏醋杆菌和欧洲驹形杆菌的功能差异

【目的】基于比较基因组分析,探究镇江香醋醋醅中不同醋酸菌的功能差异。【方法】利用分离培养技术结合16SrRNA基因全长测序获得不同分类地位的醋酸菌;应用比较基因组学结合发酵性能实现不同醋酸菌生长和代谢的差异比较。【结果】巴氏醋杆菌和欧洲驹形杆菌为镇江香醋醋醅中的主要醋酸菌。其中,欧洲驹形杆菌的GC含量更高、基因组更大。功能注释结果表明巴氏醋杆菌和欧洲驹形杆菌的碳水化合物、氨基酸相关基因数量及种类差异较大,欧洲驹形杆菌的碳水化合物活性酶数量更多。相比巴氏醋杆菌,欧洲驹形杆菌中富集的功能差异基因主要参与磷酸戊糖途径、脂肪酸生物合成、果糖和甘露糖代谢等代谢途径。验证结果表明欧洲驹形杆菌可通过产生更多的乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶和大量的ATP,并改变细胞膜脂肪酸组成来提高乙醇的转化率。【结论】明确了巴氏醋杆菌和欧洲驹形杆菌基因之间的差异。欧洲驹形杆菌通过更多的能量积累、更高的乙醇转化相关酶酶活力和细胞膜脂肪酸组成的改变,来改善胞内微环境以适应高酸环境。本研究得到的结果可加深对不同醋酸菌耐酸机制的理解。     

AI-2通过调节c-di-GMP代谢酶DosC影响类志贺邻单胞菌生物膜形成及运动性

细菌中广泛分布的群体感应信号分子autoinducer-2 (AI-2)会影响细菌的生物膜形成及运动性等生理过程,然而该信号对类志贺邻单胞菌相关表型的调控作用及其分子机制尚未有所报道。【目的】揭示AI-2通过影响胞内环二鸟苷单磷酸(c-di-GMP)水平调控类志贺邻单胞菌生物膜形成及运动性的内在机制,为类志贺邻单胞菌感染的防治提供新思路。【方法】首先利用同源重组方法构建luxS基因敲除菌株(ΔluxS),通过软琼脂平板法和结晶紫染色法分别检测其与野生型泳动能力和生物膜形成水平的差异;之后通过序列比对找到AI-2的潜在受体蛋白DosC(SAMEA2665130＿2180),利用哈维氏弧菌生物发光实验及等温滴定量热实验(ITC)研究DosC的配体结合结构域(ligand-binding domain,LBD)与AI-2的结合能力;通过体外酶活实验、胞内c-di-GMP定量分析研究AI-2对DosC受体活性的影响;最后参照前述方法构建受体DosC编码基因敲除菌株(ΔdosC)并检测其与野生型相比泳动能力和生物膜形成水平的变化。【结果】AI-2与DosC-LBD显示出高亲和作用力;通过高效液相...     

高密度共生发酵和强黏附性优势菌株的筛选CSCD

目的 比较10株乳酸菌的活菌数,筛选高密度共生发酵和高黏附性的共培养菌株,为后期开发应用奠定基础。方法 对单个菌株及共培养菌株进行发酵活菌数的筛选,筛选出对Caco-2细胞黏附性强的优势菌株,并比较其耐酸、耐胆盐和抑制肠道致病菌能力。结果 10株益生菌菌株中,鼠李糖乳酪杆菌AI-11与发酵粘液乳杆菌AI-25、两歧双歧杆菌AI-91与动物双歧杆菌乳亚种AI-01的组合菌株较单个菌株具有协同效应,活菌数显著高于单个菌株(均t=8.878 0,P<0.001),且具有较好的抑制肠道致病菌大肠埃希菌和奇异变形杆菌的效果,较好的耐受pH 2.5的酸性环境和胆汁盐环境的特性,较鼠李糖乳酪杆菌GG和发酵粘液乳杆菌CECT 5716具有较好的Caco-2细胞黏附性(t=9.004 1, P<0.001;t=11.301 2,P<0.001)。结论 筛选出的2个共培养组合菌株在发酵能力和细胞黏附性方面具有活菌数高、黏附性强的优势,可应用于食品、功能食品及膳食补充剂中,以增强改善肠道菌群的功效性。     

群体感应调控干腌肉制品中乳酸菌环境胁迫应激机制研究进展

乳酸菌作为干腌肉制品生产过程中的主要微生物之一,对制品品质的形成和安全性具有重要意义,而如何耐受腌腊过程中的环境胁迫是乳酸菌生存的基本要求。已有研究表明,LuxS/AI-2介导的群体感应(quorum-sensing,QS)系统能够调节乳酸菌在高盐、高酸等特定环境下AI-2的活性和luxS的转录水平。本文中,笔者主要综述了干腌肉制品中常见乳酸菌、乳酸菌群体感应系统及其分类以及群体感应调控乳酸菌环境胁迫应激机制,并对今后的研究方向进行了展望,以期为乳酸菌群体感应调控的干腌肉制品品质及其质量安全控制提供参考。     

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。     

分泌高效蛋白的地衣芽孢杆菌及其工业应用

革兰氏阳性、腐生性地衣芽孢杆菌是高温α-淀粉酶、碱性蛋白酶的重要工业生产用菌株.其基因组大小约为4.22 Mb,已被多个国际机构认定为GRAS工业菌株.地衣芽孢杆菌具有完善的蛋白分泌体系,蛋白合成与分泌能力可达到20～25 mg/ml.在作为外源基因表达系统的研究中,建立了其遗传转化方法,完成了多种表达载体的构建与应用,以及进行了作为宿主细胞的地衣芽孢杆菌的遗传改良与多种重组蛋白表达的研究.显示地衣芽孢杆菌具有作为重组蛋白高效分泌表达的巨大潜力与工业应用价值.