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。     

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。     

海洋微生物群体感应与群体感应淬灭的开发利用

群体感应与感应淬灭在微生物中普遍存在,群体感应通过调控基因表达赋予细菌有益或有害的特性,这些特性与人类健康、农业及水产养殖等领域密切相关。群体感应现象首先发现于海洋环境,近几年海洋采样等相关技术的发展,极大促进了海洋微生物的群体感应与淬灭研究的快速发展。本文对细菌及典型真菌的群体感应作用机制、信号分子的多样性以及其与细菌致病性的相关性进行了阐述,对群体感应淬灭的机制与意义、淬灭因子多样性以及相关酶资源的发掘也进行了分析和展望。     

分子对接技术在研究群体感应抑制剂中的进展

在大多数致病菌中都存在群体感应系统,而群体感应抑制剂就是以此系统作为靶点,在不影响细菌生长的情况下阻断细菌生物被膜形成或抑制毒力基因表达,不易导致耐药性的产生,是一种理想的抗菌增效剂。分子对接作为虚拟筛选技术之一,其目标具体、效率高、成本低,是药物研发的重要手段。本文重点介绍了分子对接的主要模块及其在研究群体感应抑制剂中的进展。     

群体感应抑制剂对海洋生态功能菌生物膜形成的影响

[目的]研究天然群体感应抑制剂(Quorum sensing inhibitors,QSI)分子对海洋生态功能菌生物膜形成的影响.[方法]以对污损生物幼虫附着具有诱导作用的海洋细菌为目标菌,通过在其生物膜的形成过程中添加天然群体感应抑制剂,研究其对目标菌成膜细菌数和浮游细菌数、生物膜形态以及生物膜表面胞外多糖含量的影响.[结果]呋喃酮和吡啶在50 mg/L时,对8株目标菌的成膜有显著的抑制作用,抑制率在80％左右,吲哚、青霉烷酸和香豆素在较高浓度800 mg/L才有比较好的抑制活性.生长抑制实验结果显示,同等浓度下,QSI分子对目标菌成膜的抑制活性明显高于其对浮游细菌生长的抑制活性.结果表明,QSI分子主要通过干扰目标菌群体感应系统以抑制生物膜的形成.[结论]研究证实QSI分子在海洋菌生物膜形成过程中具有一定的调控作用.通过添加QSI可能能够间接抑制由生物膜诱导的污损生物附着,从而以新的角度研制新型抗污损物质.     

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。     

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。     

分子生物学方法及其在海洋微生物生态中的应用

微生物在生态系统中起着独一无二的生态作用.微生物生态学的发展和工农业、环境保护及社会科学有着紧密的联系.海洋作为地球上最大的生境,孕育着大量的生物资源,是研究微生物生态的主要来源.综述微生物生态研究相关的分子生物学方法及海洋微生物生态的应用进展.     

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。     

细菌群体感应系统研究进展及其应用

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。本文综述了细菌群体感应的最新研究进展,并阐述了其在生物技术领域的应用前景。     

Mini-review: quorum sensing in the marine environment and its relationship to biofouling

Bacterial quorum sensing (QS) is a cell–cell communication and gene regulatory mechanism that allows bacteria to coordinate swarming, biofilm formation, stress resistance, and production of toxins and secondary metabolites in response to threshold concentrations of QS signals that accumulate within a diffusion-limited environment. This review focuses on the role of QS signaling and QS inhibition in marine bacteria by compounds derived from marine organisms. Since the formation of a biofilm is considered to be an initial step in the development of fouling, direct and indirect effects of QS signals and inhibitors on the process of marine biofouling are discussed. Directions for future investigations and QS-related biotechnological applications are highlighted.     

具有细菌群体感应抑制活性海洋来源真菌的筛选鉴定

许多致病菌的致病机制依赖于群体感应系统的调控,经实验证明群体感应系统突变或缺失的菌株致病能力显著下降,筛选高效的群体感应抑制剂有望成为解决细菌感染以及细菌耐药性问题的一个有效途径。从海洋软体动物体内分离海洋真菌69株,发酵液粗提物经QSIS2 (Quorum Sensing Inhibitor Selector 2) 筛选模型和紫色杆菌CV026指示菌株筛选后得到编号QY013的粗提物具有群体感应抑制活性,进一步实验表明该粗提物能够显著降低铜绿假单胞菌群体感应调控的毒力因子绿脓菌素的产量,以及紫色杆菌群体感应调控的紫色菌素的产量,且在有效浓度范围内对细菌生长不产生影响。形态学特征和18S rDNA序列分析表明菌株QY013为Penicillium属。文中筛选到一株具有细菌群体感应抑制活性的海洋来源真菌,其发酵液粗提物中的有效活性成分可用于新型抗菌药物的研究。     

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。     

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。     

Well-known quorum sensing inhibitors do not affect bacterial quorum sensing-regulated bean sprout spoilage

AIM: To investigate the potential of quorum sensing inhibitors (QSI) as food preservative agents in a food product, where bacterial spoilage is controlled by quorum sensing (QS). METHODS AND RESULTS: The effects of well-known QSI were tested on spoilage phenotypes and on QS-regulated genes of a bean sprout spoiling bacterial isolate (Pectobacterium A2JM) in laboratory substrates and in a bean sprout model system. The acylated homoserine lactones (AHL) analogues PenS-AHL and HepS-AHL decreased the specific protease activity of Pectobacterium A2JM in broth but did not reduce the expression of a QS-regulated secretion protein, and were without effect on soft rot of bean sprouts. The QSI ProS-AHL, furanone C-30, patulin, penicillic acid and 4-nitropyridine-N-oxide did not have any effect on protease activity, on gene expression or bean sprout appearance at nongrowth inhibitory concentrations. Extracts from garlic and bean sprouts induced the QS system of Pectobacterium in bean sprouts and a broth system, respectively. CONCLUSIONS: Among the several well-known QSI compounds, only PenS-AHL and HepS-AHL, inhibited QS-regulated protease activity of Pectobacterium A2JM in broth cultures, but had no effect on bean sprout spoilage. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: The QSI compounds must be selected in the specific system in which they are to function and they cannot easily be transferred from one QS system to another.     

Functional marine metagenomic screening for anti-quorum sensing and anti-biofilm activity

Quorum sensing (QS), a cell-to-cell communication process, entails the production of signaling molecules that enable synchronized gene expression in microbial communities to regulate myriad microbial functions, including biofilm formation. QS disruption may constitute an innovative approach to the design of novel antifouling and anti-biofilm agents. To identify novel quorum sensing inhibitors (QSI), 2,500 environmental bacterial artificial chromosomes (BAC) from uncultured marine planktonic bacteria were screened for QSI activity using soft agar overlaid with wild type Chromobacterium violaceum as an indicator. Of the BAC library clones, 7% showed high QSI activity (>40%) against the indicator bacterium, suggesting that QSI is common in the marine environment. The most active compound, eluted from BAC clone 14-A5, disrupted QS signaling pathways and reduced biofilm formation in both Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii. The mass spectra of the active BAC clone (14-A5) that had been visualized by thin layer chromatography was dominated by a m/z peak of 362.1.