海洋微生物群体感应抑制剂研究进展

海洋生态环境复杂多变,其未被开发的栖息地蕴藏着丰富且稀有的生物资源,具有高盐、高压、寡营养、常年高温或低温等特点。海洋微生物经过长期持续的缓慢进化,已形成独特的代谢机制来适应海洋相对特殊的生态环境,极大地增加了发现新型活性物质的可能性。因此,海洋微生物代谢产物被认为是发现新型天然活性化合物(群体感应抑制剂)的潜在来源。本文首先介绍群体感应概念及起源,随后简述不同种群群体感应系统,然后介绍群体感应抑制剂定义及分类,最后回顾海洋微生物群体感应抑制剂的研究进展,从而为进一步研究群体感应抑制剂奠定基础,同时也为研发新型抗病原菌感染药物提供新的思路。     

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。     

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。     

微生物的交流信号

多年来微生物一直被认为是相对孤立的个体,在环境中独立地生存,但近些年的研究使人们认识到微生物也使用复杂多样的方式进行种内、种间,甚至与其他生物间的跨界信息交流。这些交流由特定的信号分子来完成,称之为微生物语言。借助这些交流语言使微生物在特定的生态位中与其相邻个体或种群建立了多样的互动关系,包括合作、竞争与资源共享等,通过协调群体行为,共同应对多变的环境。随着现代分子科学对自然微生物群落的不断深入研究,人们对微生物交流也逐渐有了更为清晰的认知。本综述总结了原核和真核微生物所使用的主要信号物质(如群体感应、群体猝灭、抗生素等)和交流方式,讨论了这些通讯语言在种内(同种微生物)、种间(异种微生物),以及跨界(微生物与宿主)交流上的表现。旨在更为深入地解读这一有趣的多学科交叉研究领域,更好地理解微生物交流语言的形式、机制和目的,为微生物行为的解读和生态事件的解析获取基于化学生态学的新思路。     

细菌群体感应信号分子与抑制剂研究进展

具有群体感应系统的细菌通过相互交换一种自动诱导（autoinducer）信号分子来实现彼此问的信息交流。当信号分子积累到一定浓度时会改变细菌特定基因的表达,如生物膜的形成、生物发光行为、毒性基因的表达、孢子的形成等。近年来,人们发现了多种天然或者人工合成的群体感应抑制剂,可以干扰群感系统的信息回路。本文系统地阐述了细菌群体感应信息系统的划分、自体诱导分子及其抑制剂的研究进展。     

吲哚的微生物代谢及其作为新型信号分子的研究进展

吲哚,又称2,3-苯并吡咯,广泛应用于化工、医药、染料等行业,是工业上重要的前体物质,但其释放到环境中也是一种典型的氮杂环污染物。同时,作为一种常见的微生物代谢产物,自然界中无时无刻不发生着吲哚的合成—转化—降解过程。吲哚对微生物生物膜的形成、运动能力、毒性、质粒稳定性及抗生素抗性等多种生物功能有显著影响。因此,吲哚也被认为是新型且具有多功能的种间及跨界信号分子,在微生物生理学和动物行为学等领域发挥了重要作用。研究微生物介导的吲哚代谢机制,阐明其生物学功能的基础,是揭示吲哚在自然环境中的行为归趋和生态学意义的关键。本文系统地总结吲哚代谢的微生物资源及途径,介绍其作为信号分子的重要功能,并对有关吲哚-微生物相互作用的研究进行总结,以期为揭示复杂环境中吲哚生物代谢机制提供重要的理论参考。     

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。     

细菌群体感应信号分子——酰基高丝氨酸内酯的检测

革兰氏阴性菌根据信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的浓度可以监测周围环境中自身或其他细菌的数量变化,当信号分子达到一定浓度阈值时,能启动相关基因的表达来适应环境的变化,这一调控系统被称为细菌的群体感应(quorumsensing,QS)系统。快速简便而有效地检测细菌是否以及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。现对信号分子AHLs敏感的用于检测不同的信号分子AHLs的微生物传感菌进行综述,并对其检测能力进行了讨论。     

信号分子AI-2的检测方法研究进展

很多细菌在生长过程中会产生一些小分子量的自诱导分子,也称为信号分子,当其随着细胞数量增加而积累到一定阈值时能够调控细菌特定基因的表达,这个过程称为群体感应(Quorum sensing,QS)。多数自诱导分子具有物种特异性,但很多种属的细菌都会产生一种共同的自诱导分子AI-2,AI-2被认为是细菌种间交流的通用语言。定量检测AI-2对于研究与其相关的生理生化过程是非常必要的。然而,目前还没有一种标准的定量检测AI-2的方法。因此,本文就目前关于AI-2的检测方法进行综述,为后续研究者提供参考。     

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。     

AHL类似物作为细菌群体感应系统促进剂的研究进展

应用N-酰基高丝氨酸内酯（N-acyl-L-homoserine lactones，AHL）介导的群体感应（quorum sensing，QS）系统调控生物膜形成和次级代谢物合成具有巨大的商业价值，但自然界中许多微生物能够产生群体淬灭（Quorum Quenching，QQ）酶，QQ酶能够降解天然AHL信号分子，使外源天然 AHL 信号分子的半衰期缩短，限制了天然AHL 信号分子的应用范围。化学合成的AHL类似物作为QS促进剂，通过与天然信号分子类似的结合方式形成转录二聚体，激活下游基因表达，但与天然AHL信号分子相比，化学合成的QS促进剂具有活性高、半衰期长等优点。本文综述了化学合成AHL类似物的设计思路、种类、作用机制及其在提高次级代谢物产量和生物浸矿方面的应用，并讨论了QS促进剂今后主要的研究方向，以期为QS促进剂的合成设计和实际应用提供参考。     

海绵共栖细菌NJ6-3-1基于群体感应调控的抗菌活性

[目的]选择一株海绵共栖细菌Pseudoalteromonas sp.NJ6-3-1,研究其抗菌物质的代谢是否受到群体感应的调控.[方法]我们研究了在不同生长条件细菌NJ6-3-1代谢物的抗菌活性与细胞密度的关系;通过模拟自然的竞争环境,研究了低密度条件下的细菌NJ6-3-1与外源细菌Staphylococcus aureus共培养时的抗菌活性情况.[结果]实验发现细菌NJ6-3-1代谢抗菌物质的行为与细胞密度密切相关,只有当细胞密度达到一定的阈值OD630=0.4时,NJ6-3-1才能代谢抗菌物质;同时发现外源病原菌S.aureus代谢产物中存在某种信号分子,能诱导NJ6-3-1在不产生抗菌物质的生长条件下代谢抗菌物质.[结论]以上结果初步说明NJ6-3-1的抗菌活性受到种内和种间群体感应系统的调控.     

Quorum sensing: the many languages of bacteria

In the conventional view of prokaryotic existence, bacteria live unicellularly, with responses to external stimuli limited to the detection of chemical and physical signals of environmental origin. This view of bacteriology is now recognized to be overly simplistic, because bacteria communicate with each other through small 'hormone-like' organic compounds referred to as autoinducers. These bacterial cell-to-cell signaling systems were initially described as mechanisms through which bacteria regulate gene expression via cell density and, therefore, they have been collectively termed quorum sensing. The functions controlled by quorum sensing are varied and reflect the needs of a particular species of bacteria to inhabit a given niche. Three major quorum-sensing circuits have been described: one used primarily by Gram-negative bacteria, one used primarily by Gram-positive bacteria, and one that has been proposed to be universal.     

Quorum Sensing Regulation in Aeromonas hydrophila

We present detailed results on the C4-HSL-mediated quorum sensing (QS) regulatory system of the opportunistic Gram-negative bacterium Aeromonas hydrophila. This bacterium contains a particularly simple QS system that allows for a detailed modeling of kinetics. In a model system (i.e., the Escherichia coli monitor strain MH205), the C4-HSL production of A. hydrophila is interrupted by fusion of gfp(ASV). In the present in vitro study, we measure the response of the QS regulatory ahyRI locus in the monitor strain to predetermined concentrations of C4-HSL signal molecules. A minimal kinetic model describes the data well. It can be solved analytically, providing substantial insight into the QS mechanism: at high concentrations of signal molecules, a slow decay of the activated regulator sets the timescale for the QS regulation loop. Slow saturation ensures that, in an A. hydrophila cell, the QS system is activated only by signal molecules produced by other A. hydrophila cells. Separate information on the ahyR and ahyI loci can be extracted, thus allowing the probe to be used in identifying the target when testing QS inhibitors.     

嗜水气单胞菌AH-1 quorum sensing 负调控Ⅲ型分泌系统的表达

通过构建嗜水气单胞菌AH-1 Quorum Sensing(QS)2个关键调节基因ahyI,ahyR的突变菌株,来系统分析嗜水气单胞菌AH-1Ⅲ型分泌系统基因,揭示它们由QS系统调控.在ahyI突变菌中,TTSS分泌效应因子(effector)aexT量显著提高.通过构建LacZ-TTSS基因启动子融合表达,进一步表明QS系统负调控编码TTSS组分的基因.     

群体感应抑制剂的筛选及其在微生物病害防治中的应用

在绝大多数病原菌中都发现有群体感应机制存在,用于调控侵染过程中微生物致病基因的表达。群体感应抑制剂处理既能控制微生物致病毒性,又不影响细胞生长,因此不会导致抗性株的形成,是一种理想的抗病原性药物。本文重点探讨了群体感应抑制剂的筛选、种类以及在群体感应过程中的作用机理和潜在应用价值。     

群体感应与群体淬灭及其在抗微生物感染中的潜在应用

自从发现群体感应现象以来,由于其可替代抗生素药物以避免抗药性突变株出现的潜在应用前景,有关群体感应与群体淬灭研究日益受到人们的广泛关注,相关研究的进展速度促使研究者无法不相信群体淬灭机制作为新药开发的巨大价值。我们重点讨论了群体感应与群体淬灭的作用机制,并探讨了以群体淬灭方式作为抗病原性药物开发的应用前景。     

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。     

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。