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。     

生物聚集体中群体感应作用的研究进展

群体感应是微生物利用信号分子感知环境条件并进行特定基因表达调控.近年来,随着群体感应在微生物信息交流中的作用日益凸显,其在生物聚集体(生物膜和颗粒)形成过程中的作用受到广泛关注.本文综述了自体诱导信号分子AI的分类和相应的群体感应调控方式,以及群体感应信号分子对生物聚集体形成和结构稳定的调控,并对群体感应研究新领域进行了展望.     

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。     

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。     

革兰氏阳性菌群体感应系统研究进展

细菌利用群体感应系统进行细菌间以及细菌与宿主间的交流,革兰氏阳性与阴性菌的群体感应系统差异显著,阳性菌的群体感应系统主要由寡肽类信号分子和受体蛋白组成,对细菌致病性等相关生理特性具有重要作用。就常见的革兰氏阳性菌：蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌的群体感应系统的基因组成、信号分子及其调控机制特点的研究进行了总结,对群体感应系统在细菌营养吸收、生物膜形成、毒力因子和孢子产生等重要生理活动的调节机制进行了重点阐述,为革兰氏阳性菌群体感应的相关研究提供了有益参考。     

真菌群体感应现象的研究进展

群体感应是细菌中普遍存在的细胞与细胞间的通讯系统,即细菌可通过向环境释放可扩散的信号分子来感知细胞群体密度并调控自身的某些生理行为。近年来研究发现,真菌中也存在类似于细菌群体感应信号分子的信息素,并参与调节真菌诸如菌相转化、致病性及次级代谢产物产生等生理行为。主要综述了目前真菌中群体感应系统的研究进展。     

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。     

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。     

群体感应(QS)在牙菌斑形成中的研究进展

形成牙菌斑的生物膜中存在大量微生物,各种微生物通过高丝氨酸内酯(AHL)或寡肽等不同的信号分子产生群体感应(QS),形成的群体感应使各种微生物建立了区系平衡,对龋齿及牙周炎等口腔疾病的治疗产生严重影响。因组成生物膜的各种微生物对抗生素的敏感性和耐受性有显著差异,因此在治疗中增加了对宿主免疫的相应要求。为进一步探讨QS系统在牙菌斑形成中的作用特点,本文就牙菌斑的形成与抗药机制、群体感应系统及其信号分子、群体感应系统的抑制因子和研究展望进行综述。     

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。     

群体感应在生物强化功能菌定殖及降解能力增强中的作用研究进展

由于难降解有机污染物和外界环境对水处理系统的冲击干扰,污水水质常出现不达标现象。引入外源含有相关功能基因并且具有基因水平转移能力的工程菌株进行生物强化处理是提高污水处理效能的有效措施。污水处理系统中存在能够分泌信号分子的菌体,菌间具有群体感应现象,当种群密度达到感应阈值时,菌体会通过释放信号分子来触发一些群体行为,从而激活相关基因的表达(如生物膜形成、生物发光、抗生素合成和毒力因子表达等)。早期的群体感应技术研究主要集中在信号传递学、微生物社会行为学和医学微生物领域,近年来,在水处理领域也开始有相继报道,研究表明群体感应在污水生物处理中发挥重要作用,并且影响生物强化菌株的定殖和污染物降解,因此群体感应行为调控是生物强化技术成效显著与否的关键因素。本文综述了群体感应及信号分子的作用机制、信号分子释放及存在的影响因素以及群体感应对菌株定殖、微生物群落结构和污染物去除的影响,并对从群体感应角度出发研究生物强化过程进行了展望,旨在为生物强化技术的有效实施及提升污水处理效能提供一种新思路,为深入理解生物强化过程中群体感应调控行为提供理论参考。     

细菌群体感应的蛋白质组学研究进展

细菌群体感应是指细菌能合成、释放和感应一些类激素小分子信号,从而调控群体行为并对其作出应答反应。介导细菌群体感应的信号分子有多种,它们参与调节细菌许多重要生物学功能。目前对此研究的主要手段是基因组学和转录组学。然而近年来,基因组测序技术的不断发展为另一种新兴方法——以比较和功能性为基础的蛋白质组学法奠定了基础。所不同的是,传统方法只能局限性研究某些基因或蛋白,而蛋白质组学法能检测出生物体基因表达的全部蛋白,它也因此逐渐受到人们的广泛关注。主要从研究较多的三类信号分子方面描述如何利用蛋白盾组举法解析细菌交流的“语言”。     

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。     

RND家族外排泵及其与微生物群体感应系统的相互关系

抗生素耐药性一直是细菌病害防治的难题,药物外排泵过量表达是细菌耐药性形成的重要机制之一。在革兰氏阴性细菌中,RND(Resistance-nodulation-cell division)家族外排泵在耐药性中发挥着重要作用,近年来的研究表明,依赖于小分子信号物质进行调控的群体感应系统与RND外排泵家族之间存在紧密的相互作用关系。本文在介绍RND家族外排泵的结构、转运机理和群体感应系统的类型及调控方式的基础上,剖析了群体感应系统对RND外排泵的调控机理以及RND外排泵对群体感应系统信号分子转运的影响。深入研究RND家族外排泵与群体感应系统之间的相互依赖、相互制约关系有利于阐明RND家族外排泵的调控机理,并有可能为克服微生物耐药性问题提供新的思路。     

Regulation of quorum sensing in Pseudomonas

Bacteria use small signal molecules in order to monitor their population density and coordinate gene regulation in a process called quorum sensing. In Gram-negative bacteria, the most common signal molecules are acylated homoserine lactones. Several Pseudomonas species produce acylated homoserine lactones that control important functions including pathogenicity and plant growth promotion. Many reports indicate that the quorum sensing systems of Pseudomonas are significantly regulated and interconnected with regulons of other global regulators. The integration of quorum sensing into additional regulatory circuits increases the range of environmental and metabolic signals beyond that of cell density, as well as further tuning the timing of the response. This review will focus on the regulation of quorum sensing in Pseudomonas, highlighting a complex response that might serve a given species to adapt in its particular environment.     

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。     

Regulation and mechanism of organic selenium on quorum sensing,biofilm, and antioxidant effects of Lactobacillus paracasei

Different organic compounds can have varying degrees of impact on the activity of Lactobacillus paracasei. The study focused on the impact and action mechanism of different organic selenium products on the bioactivity of two strains of L. paracasei. The growth, antioxidant activity, extracellular polysaccharide secretion, quorum sensing (QS), and biofilm formation of the strains before and after the addition of organic selenium crude products and three organic selenium standard were evaluated. The results showed that the addition of crude organic selenium promoted the various activities of the strain. l -selenocysteine had the strongest regulatory effect, with maximum GIM1.80 biofilm formation when it reached a critical concentration of 0.4 μg/mL; l -selenomethionine resulted in the highest activity of the signal molecule Auto inducer-2 of GDMCC1.155, when it reached a critical concentration of 0.4 μg/mL. The results of scanning electron microscopy demonstrated that the addition of organic selenium effectively improved the morphological structure of the two bacterial cells. Molecular docking revealed that the mechanism by which organic selenium regulates QS in Lactobacillus was achieved by binding two crucial receptor proteins (histidine protein kinase HKP and periplasmic binding protein LuxP) from specific sites. Furthermore, organic selenium products have a beneficial regulatory effect on the biological activity of L. paracasei. Overall, these findings provide a new alternative (organic selenium) for regulating the viability and beneficial activity of L. paracasei.     

醋酸菌耐酸机理及其群体感应研究新进展

醋酸菌(acetic acid bacteria,AAB)是一类严格好氧的革兰氏阴性细菌,因其乙醇氧化生成醋酸能力强、高耐醋酸等特性而成为食醋发酵的主要工业菌种。醋酸菌的耐酸性对于高酸度食醋生产具有重要意义。随着醋酸菌的蛋白组学及基因组学研究的深入,其糖代谢、蛋白质代谢、脂代谢及应激响应等分子机制或过程也得到更多的阐释;葡糖醋杆菌中有关群体感应系统的研究报道则为从信号通路角度探索醋酸菌的耐酸机制提供了新的思路,进而对于高耐酸醋酸菌的选育以及醋酸发酵工艺的优化具重要的参考意义。本文在简介蛋白组、基因组研究的基础上,着重综述醋酸菌群体感应的研究进展。