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。     

黄色粘球菌的运动机制及其多细胞发育调控的研究进展

粘细菌是原核生物中的“高等生物”,具有特殊的运动能力以及类似真核生物的复杂的多细胞发育生活史,其多细胞发育过程的调控一直是粘细菌研究的热点。近年来,许多关于粘细菌研究的新理论、新学说不断涌现,给予粘细菌研究极大的启发。本文综述了模式菌株黄色粘球菌的运动类型、运动机制以及运动的调控系统,并对其多细胞发育过程的信号传递调控模式进行初步阐释,为更深一步的研究粘细菌复杂的生命调控过程奠定基础。     

细菌密度阈值感应现象的研究

细菌通过复杂的信号传递系统进行着信息交流.细菌的密度阈值感应现象(quorum sensing,QS)是这一信号系统的重要组成部分.细菌通过释放,发现,接受信号分子而实现这一途径.这些信号分子被称为自体诱导分子(autoinducers,AI).通过自体诱导分子细菌可以分辨细胞密度的大小,并通过控制基因的表达而调节细菌的数量.这一过程被称为细菌的密度阈值感应现象.通过这一机制,细菌可以调控整个细菌菌落的基因表达.细菌的密度阈值感应现象使真核生物与原核生物之间的界限变得模糊,细菌可以像多细胞生物一样拥有许多作为个体细菌不可能拥有的特性.细菌的许多行为都受到密度阈值感应机制的调控,如共生现象,毒力因子的表达,耐药性的产生及生物膜的形成等等.研究表明正是通过这种密度阈值感应现象,无论是高度特异的密度阈值感应现象还是普遍存在的密度阈值感应现象,实现了细菌与细菌之间的交流.原核生物与真核生物都不可避免地受到密度阈值感应现象的影响.竞争细菌及易感的真核生物宿主可以通过分泌破坏自体诱导分子或产生自体诱导分子抗体来破坏细菌的密度阈值感应系统而对抗细菌的入侵.     

具有真细菌和真核生物融合特征的古生菌转录系统

古生菌是一类区别于真细菌和真核生物的第三域生命形式 ,转录是生物体遗传信息传递系统中的一个中心环节。近年来研究结果表明 ,古生菌的转录系统具有真细菌和真核生物的融合特征 :古生菌的基本转录装置包括RNA聚合酶、基本转录因子、启动子元件等与真核生物相似 ;而古生菌的转录调控机制却更加类似于真细菌 ,在古生菌中发现并鉴定了许多类似于真细菌的转录调控蛋白。另外古生菌还具有某些独特的转录调控方式     

粘细菌的多细胞形态发生及其分子调控

粘细菌的多细胞形态发生是粘细菌细胞社会性行为的主要表现.包括细胞有序聚集、细胞自溶、子实体发育和粘孢子的分化形成等.粘细菌的形态发生过程涉及复杂的信号系统和调控,与真核生物具有较大的相似性.是研究原核生物细胞分化发育以及生物进化的重要模式材料.     

细菌语言分子——N-乙酰高丝氨酸内酯

近来的研究表明,在同种或异种细菌之间亦存在信息交流,人们把这种信息交流称为细菌语言(bacterial language)。细菌的语言是指发生在细菌个体(individual)之间的信息交流,而非个体内部的信号转导。细菌的语言不是通过"声波"之类的载体来实现,而是通过一些化学分子(chemical)来实现的。不同细菌使用的"语言分子"可有不同,N-乙酰高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine-lactone,AHL)是其中最常见的一种。随着对AHL的研究不断深入,人们发现它在细菌感染的早期诊断、早期治疗等方面有着极为广阔的应用前景。本文侧重介绍了AHL的结构特点、感应机制、抑制方法及其应用前景。     

细菌mRNA的降解机制

在细菌中,mRNA降解具有重要的意义,它不仅可以再循环核苷酸,而且还可以根据生长条件的变化调控基因表达.细菌mRNA的降解机制可以分为3种：① mRNA的一般降解途径|② mRNA的质量控制途径|③ 小RNA介导的降解途径. 这些途径有些与真核生物的mRNA降解途径存在很大差异,有些在真核生物中消失了. 另外,mRNA降解途径还可以直接调控细菌致病因子的表达,这使得细菌mRNA的降解途径很有希望成为药物研发的新靶标,或疫苗制备的新平台,以应对越来越严重的细菌耐药性问题.本文综述了细菌mRNA的降解机制,并对其应用前景进行了展望.     

蛋白质精氨酸甲基化参与基因转录后调控的研究进展

蛋白质精氨酸甲基化是真核生物中一种广泛存在并在进化上保守的蛋白质翻译后修饰,由蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)催化完成。动物中的研究表明,PRMT通过催化多种RNA结合蛋白的精氨酸甲基化而参与调控细胞多种重要的生命过程,如RNA代谢、细胞增殖以及信号转导等。概述真核生物中精氨酸甲基化对不同的RNA结合蛋白的功能调控,并重点阐述该翻译后修饰在转录后加工过程中的重要作用;介绍高等植物拟南芥中蛋白质精氨酸甲基转移酶参与转录后调控的最新研究进展,并对精氨酸甲基化修饰参与调控植物RNA结合蛋白的功能及今后可能的研究方向进行讨论。     

细菌的群体感应及与病原菌致病性的关系

微生物的群体感应(quorum sensing,QS)也称为自诱导,是微生物间通过小分子分泌物(自诱导物)在细胞与细胞之间扩散以感知群体密度,并通过自诱导物的浓度及其与转录因子的相互作用调控整个群体细胞中一系列目标基因表达的一种自我感知系统.不同的细菌类型,其QS系统也有一定的差异.根据信号分子的不同,一般可以将细菌的QS系统分为3类,即以AHL为信号分子的革兰氏阴性细菌、以寡肽类物质为信号分子的革兰氏阳性细菌和以哈氏弧菌为代表的兼具上述两种类型QS系统特征的第三类QS系统.综述革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌和哈氏弧菌的3种不同QS系统及其在病原菌致病性方面的研究进展.     

基于细菌群感效应人工构建分子开关

对生物体内已有的或者人工组装的生物合成途径进行优化操作涉及两个重要问题:代谢途径中关键酶的活性及蛋白表达水平。对于酶表达水平的研究,传统的做法是采用强启动子控制下的靶蛋白过量表达策略。靶蛋白的过量表达通常会导致细胞内积累大量的无活性包涵体,从而严重影响细胞的生理状态和相关生物途径的有效运转。针对这一问题,设计一种分子开关来精确调控生物合成过程中关键酶的表达水平,对于研究生物合成途径的代谢节律以及促进生物合成途径高效运转都具有重要的实用价值。基于细菌群落中普遍存在群感效应的基本原理并结合酶促催化的动力学特征,首先在大肠杆菌群落中建立信号分子高丝氨酸内酯(AHL)介导的细胞–细胞交流机制,将靶基因egfp置入到启动子PluxI的控制之下。在细胞生长过程中,产生的AHL累积到一定浓度启动靶基因表达。通过在细胞生长的不同阶段启动AHL降解酶AiiA的表达控制环境中信号分子AHL的浓度水平,从而控制靶基因egfp的转录效率,最终实现对靶蛋白EGFP表达水平的精确控制。通过检测细胞的生长状态、靶基因在mRNA水平、蛋白质水平的表达情况证明人工设计的分子开关可以便捷高效地控制靶基因表达水平,具有时空调节的严谨性。该分子开关有望广泛应用于代谢工程和合成生物学等研究领域中。     

古菌独特的脱氧酮糖酸(ED)葡萄糖酵解途径

葡萄糖通过"中心代谢途径"降解为丙酮酸的过程对于生物体物质及能量的代谢具有重要的作用.古菌的葡萄糖酵解过程具有与真核生物以及细菌葡萄糖代谢显著不同的特征.生化性质分析、基因组学、代谢组学等研究结果表明,古菌糖酵解Embden-Meyerhof(EM)与Entner-Doudoroff(ED)途径具有许多与真核生物及细菌经典的EM与ED途径不同的特异性酶类,其中ED糖酵解代谢又可分为非磷酸化与半磷酸化的糖酵解途径.古菌独特的ED糖酵解途径在代谢路径、酶、调节位点、表达调控、能量转化等方面与真核生物及细菌经典的糖酵解途径均存在明显的差异,反映了其适应极端的生理环境而形成可塑性代谢路径的能力.本文综述了古菌ED葡萄糖降解过程中的各种酶、调控机制以及能量转化特征的最新进展,并对进一步的研究方向做了展望.     

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。     

真核生物的操纵子

真核生物的操纵子关键词真核生物,线虫,操纵子人们已知,细菌基因是组成操纵子并转录成多顺反子ｍＲＮＡ的,真核生物基因则受各别调控并转录成单顺反子ｍＲＮＡ。但ＴｏｍＢｌｕｍｅｎｔｈａｌ领导的研究组于１９９３年宣称,线虫Ｃａｅｎｅｒｈａｔｄｉｔｉｓｅｌｅｇ...     

激酶组学在原核生物中的研究进展

激酶组学是近年研究较多的一类组学。激酶的磷酸化在调控细胞代谢和生理进程等方面起到重要作用,但原核生物激酶组学研究存在研究时间比真核生物晚、组氨酸激酶磷酸化无法检测等问题。通常通过对真核生物中激酶的研究,可以类比到原核生物中的激酶研究。对丝氨酸/苏氨酸激酶、酪氨酸激酶、组氨酸激酶在原核生物中的研究进展进行分析,并对激酶磷酸化的研究方法进行总结,阐明了激酶在原核生物中的重要调控作用。     

真核生物rRNA基因的转录调节

核糖体RNA(rRNA）基因的转录直接决定着细胞核糖体的生物发生,而后者与细胞的生长、增殖等行为相适应.研究发现,rRNA基因转录以RNA聚合酶Ⅰ（Pol Ⅰ）为核心,有多种因子参与,并受到多种调控因子的严密调节控制;各调控因子不仅均有自己特异的作用位点,而且又彼此关联、相辅相成.本文在简要介绍真核生物rRNA基因转录基本过程与涉及的主要因子的基础上,重点阐述了rRNA基因转录的主要调节方式,包括ERK、mTOR和JNK等信号转导通路对转录因子磷酸化的影响;转录因子的乙酰化;细胞周期相关因子和其它因子的多种作用方式等. 概括起来看,真核生物rRNA基因转录调节的核心机制是调节转录因子间及转录因子与DNA间的相互作用或影响染色质结构,从而实现对rRNA基因转录的调控,以满足特定生理/病理状况下细胞对rRNA量的要求.     

内含子的功能

多种多样的内含子是真核生物基因组的重要组成部分,许多研究表明,内含子能作为一种调控元件调控基因表达。近年,研究还发现一些基因内含子在成熟的mRNA中保留,保留内含子的mRNA不仅在细胞的正常发育中调控基因表达,还在胁迫应答中起着重要的作用。此外,此类mRNA异常表达还是导致多种罕见疾病和肿瘤发生的根源。     

细菌小RNA的研究

小RNA(smallRNA,sRNA)在基因表达调控和生长发育等方面发挥着重要作用。细菌sRNA多通过与靶mRNA配对,转录后水平影响目的mRNA翻译或(和)稳定性,对基因的表达进行调节,以影响细胞的多种生理功能。本文从细菌sRNA与真核生物微RNA(microRNA,miRNA)的比较,sRNA的分类,sRNA分子伴侣Hfq及sRNA鉴别方法等方面综述了sRNA的研究进展,指出目前sRNA研究仍然存在的问题。原核生物中sRNA的大量发现和深入研究,有可能使人们对生物进化和生命的发展过程有更为深入的认识与了解。     

孪蛋白与真核生物DNA复制起始

真核生物DNA复制起始受多种协同机制的严格调控,以保证DNA复制起始在每个细胞周期内仅发生一次。其中,孪蛋白(Geminin)介导的一系列对DNA复制起始抑制的机制为高等真核生物所特有,对真核生物遗传物质忠实、稳定的传递至关重要。该文以孪蛋白与真核生物DNA复制起始的关系为核心,简要介绍了真核生物DNA复制起始的过程以及孪蛋白的结构、时空调控,详细论述了目前发现的孪蛋白参与真核生物DNA复制起始调控的途径及其机制,对前人的研究成果进行了总结,并提出了一些关于未来孪蛋白研究方向的思考。