c-di-AMP调控细菌生物被膜的形成

细菌生物被膜是细菌持续性致病的重要机制。研究细菌生物被膜的形成和发展可为顽固性细菌感染防治提供新的思路与策略。环二腺苷酸c-di-AMP(Cyclic diadenosine monophosphate)是继c-di-GMP之后在细菌中新发现的一种核苷酸第二信使分子。研究发现,c-di-AMP参与调节细菌多种生理功能,包括细菌生长代谢、生物被膜形成、细胞壁的合成以及细菌毒力因子等。本文综述了c-di-AMP参与调控细菌生物被膜形成的不同方式及其分子机制。鉴于c-di-AMP在调控细菌生物被膜中的重要性,其可作为抗细菌生物被膜感染新药研发的潜在靶点。     

c-di-AMP在细菌感染与免疫中的作用

环二腺苷酸(Cyclic diadenosine monophosphate,c-di-AMP)是细菌中广泛存在的第二信号分子。c-di-AMP在细菌中的代谢受二腺苷酸环化酶(Diadenylatecyclase, DAC)和磷酸二酯酶(Phosphodiesterase,PDE)的精密调控。c-di-AMP不仅调节细菌生长、细胞壁稳态、离子转运等多种生理过程,而且能够被真核宿主胞内多种感应子/受体蛋白识别,从而调控抗感染免疫。细菌c-di-AMP参与调控宿主I型干扰素应答、NF-κB信号通路活性、自噬以及炎症小体应答等固有免疫应答。此外,c-di-AMP作为黏膜佐剂可诱导宿主适应性免疫。c-di-AMP被认为是一种新发现的病原体相关的分子模式(Pathogen associated molecular pattern,PAMP),已成为细菌疫苗和药物研究中的新靶点。     

c-di-AMP——细菌中第二信使的研究进展

环二腺苷酸(cyclic diadenylate monophosphate,c-di-AMP)是新发现的在细菌中广泛存在的一类重要的第二信使。c-di-AMP不仅与细菌的生长、细胞壁的代谢平衡、生物被膜的形成等密切相关,还在真核宿主细胞抗感染的固有免疫中发挥重要作用。主要从c-di-AMP的合成酶与降解酶、c-di-AMP在病原菌中的结合蛋白以及c-di-AMP与宿主细胞互作过程中的相关受体蛋白等几方面进行综述。     

细菌c-di-AMP检测方法的研究进展

环二腺苷酸(cyclic diadenylate monophosphate,c-di-AMP)是一种广泛存在于细菌中的重要核苷酸第二信使分子,在病原体细菌,尤其是许多革兰阴性细菌中发挥着重要作用.研究表明,c-di-AMP在细菌生长、耐药性、抗应激、侵袭力和生物膜形成等方面担当不可取代的角色,同时参与激活和调节宿主的...     

第二信使分子c-di-AMP调控细菌中钾离子转运的机制

钾离子(K~+)是维持生命体存活的必需元素。原核生物进化出一系列K~+转运系统,如Kdp系统﹑Ktr系统和Trk系统等,来维持胞内相对恒定的K~+浓度。环二腺苷酸单磷酸(cyclic diadenosine monophosphate,c-di-AMP)是新发现的第二信使分子,可以与K~+转运系统中的KdpD、KtrA和TrkA结合。当胞内c-di-AMP浓度高时,c-di-AMP会与K~+转运蛋白结合,降低其转运活性。c-di-AMP的靶标除蛋白质外,还有RNA元件,即c-di-AMP的核糖开关。高浓度的c-di-AMP与其核糖开关结合后,可抑制下游K~+转运蛋白编码基因,如kdp、ktr和trk操纵子以及kup基因的转录,从而调控K~+的转运。总之,胞内高浓度的c-di-AMP抑制细菌对K~+的吸收。c-di-AMP调控K~+转运机制的研究,不仅丰富了K~+转运的调控方式,而且也扩大了c-di-AMP的调控范围,为细菌的利用与防治提供了新思路。     

植物乳杆菌环二腺苷酸合成酶的克隆表达与活性分析

【背景】环二腺苷酸(Cyclic Diadenosine Monophosphate,c-di-AMP)是一种主要存在于革兰氏阳性菌中的重要的第二信使分子,其参与细菌的生长、生存、抗逆性等多种生理活动,但目前关于乳酸菌中c-di-AMP的研究甚少。【目的】从植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到c-di-AMP合成酶基因,在大肠杆菌中进行可溶性表达并研究其体外活性。【方法】使用高效液相色谱以及质谱分析对植物乳杆菌-YRA7细胞内容物中的c-di-AMP进行检测;以植物乳杆菌-YRA7基因组DNA为模板,克隆c-di-AMP合成酶基因(lpDacA),构建重组表达载体pET-28a-lpDacA并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,通过Ni-NTA亲和层析纯化后进行体外活性研究。【结果】在植物乳杆菌中检测到c-di-AMP分子;成功构建了c-di-AMP合成酶基因的重组表达质粒,该重组蛋白在大肠杆菌中得到可溶性表达;体外活性分析显示,该重组蛋白可以催化ATP生成c-di-AMP,其活性依赖于二价阳离子的存在,在Mg~(2+)存在以及碱性环境下活性较强;RHR是合成酶活性的关键基序,是环二腺苷酸合成酶与ATP的结合位点。【结论】植物乳杆菌c-di-AMP合成酶的克隆表达及活性分析为进一步研究c-di-AMP在植物乳杆菌中的作用奠定了基础。     

环二鸟苷酸——新型的细菌第二信使

环二鸟苷酸(cyclic diguanylate,c-di-GMP)是新近发现的在细菌中普遍存在的第二信使分子,参与调节多种生理功能,包括细胞分化、从运动状态到生物被膜状态的转变、致病因子产生等.基于其对细菌抗生素耐药的物理屏障—生物被膜形成的影响,c-di-GMP的研究越来越受到人们的关注.细胞内c-di-GMP的产生受二鸟苷酸环化酶(diguanylate cyclase,DGC)合成和磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)降解两条途径调控.在结构上,通常DGC含有GGDEF结构域,PDE含有EAL结构域.c-di-GMP的作用靶点包括PilZ结构域和GEMM 核开关两种类型.本文综述了c-di-GMP的代谢途径、调控机理、生物学功能等方面的最新研究进展,并对c-di-GMP在今后研究中的应用和发展趋势进行展望.     

鼠疫耶尔森氏菌环二鸟苷酸代谢及生物被膜形成调控研究进展

鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis,以下简称"鼠疫菌")是烈性传染病鼠疫的病原菌,以鼠蚤作为传播媒介。鼠疫菌在其传播媒介鼠蚤的前胃中形成生物被膜从而促进其在宿主间传播。鼠疫菌生物被膜的形成受第二信使分子环二鸟苷酸(c-di-GMP)的正向调控。鼠疫菌中c-di-GMP由二鸟苷酸环化酶(DGC)HmsT和HmsD合成,由磷酸二酯酶(PDE)HmsP降解。文中主要介绍影响鼠疫菌环二鸟苷酸代谢及生物被膜形成的调控因子,并对其作用机制进行讨论和总结。     

鉴定cyclic di-GMP效应蛋白：高通量筛选策略与实验验证方法

环二鸟苷单磷酸(cyclic di-GMP或c-di-GMP)是细菌细胞中广泛存在的第二信使,调控细菌生物被膜发育、致病力、运动性、胞外多糖产生及细胞周期在内的诸多重要生理表型。c-di-GMP通过结合多种类型的效应子(包括核糖开关或效应蛋白)来发挥调控功能。由于c-di-GMP分子在构象上具有多变性,其结合的效应子同样具有多样性。新型效应蛋白的筛选、鉴定是当前细菌信号转导领域的研究热点和难点,也是解析c-di-GMP调控机制的首要环节。本文在阐述c-di-GMP结合不同类型的效应蛋白并调控细菌生物被膜发育的基础上,综述了目前筛选c-di-GMP效应蛋白的方法,包括遗传筛选、亲和色谱结合质谱鉴定、DRa CALA系统鉴定以及基于分子对接的预测等。同时,对验证c-di-GMP效应蛋白的技术,如等温微量热滴定、表面等离子共振、微量热泳动在内的多种验证方法进行了总结,对比了这些策略和方法在应用上的优、缺点,为在细菌及其真核宿主基因组水平鉴定c-di-GMP效应蛋白的研究提供参考。     

c-di-GMP对细菌胞外多糖合成与运输的调控

环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)的发现已有29年。作为重要的细菌第二信使,c-di-GMP可参与调节细菌生物膜的合成与降解、运动、毒性、细胞周期、细胞分化等多种活动过程。胞外多糖(EPS)是细菌生物膜的主要组成成分,其合成和运输主要受c-di-GMP调控。目前细菌胞外多糖在医药、食品、农业、工业和环保等多个领域均有广泛的应用,其相关研究备受关注。本文旨在论述细菌中c-di-GMP合成与降解的调控,部分合成酶(Diguanylate cyclase,DGC)与降解酶(Phosphodiesterase,PDE)及其受体分子(Receptor)晶体结构等研究成果,并结合我们研究农杆菌ATCC31749中c-di-GMP对可德胶合成调控的基础上,重点阐述c-di-GMP对纤维素、藻酸盐、多聚氮乙酰葡萄糖胺(PNAG)和可德胶等EPS合成与运输的调控机制。     

环二鸟苷酸信号分子抑制剂的研究进展

环二鸟苷酸(Bis-(3′-5′)cyclic diguanylic acid,c-di-GMP)是细菌所特有的一类核酸类第二信使,参与并调节细菌多种生理功能,包括细胞分化、生物被膜的形成以及致病因子的产生等。阻断c-di-GMP信号的传导对于发展新型抗菌药物具有重要的意义。现有研究结果表明,基于c-di-GMP调控的信号通路开发新型抗菌药物具有3类潜在的靶点,分别是c-di-GMP合成酶(DGCs)、c-di-GMP降解酶(PDEs)以及c-di-GMP受体。文中根据上述3类关键靶点,介绍了相关小分子抑制剂的研究进展,并展望了c-di-GMP信号分子抑制剂的发展方向。     

cGAMP：一种新的哺乳动物第二信使

在细菌中已发现多种环二核苷酸如c-di-GMP、c-di-AMP和cGAMP等可作第二信使,但在哺乳动物中一直未鉴定成功。最新研究发现cGAMP在哺乳动物天然免疫信号通路中也发挥着第二信使作用。在DNA结合条件下cGAMP可由cGAMP合成酶（cGAS）催化生成,随后结合干扰素基因激活蛋白（STING）而诱导Ⅰ型干扰素依赖的天然免疫。这些研究为天然免疫信号通路提供了新的视野,有益于免疫治疗药物的开发。     

环二鸟苷单磷酸核糖开关的结构与功能

环二鸟苷单磷酸(c-di-GMP)是细菌中广泛存在的一类核苷类第二信使分子,能够调控细菌的生物被膜形成、运动性、黏附、毒力以及胞外多糖的产生等众多生理活动。核糖开关是m RNA 5′-非翻译区(5′-Untranslational region,5′-UTR)的一段RNA序列,包含可以识别并结合配体的保守序列——适配体区(Aptamer domain,AD),以及结构多变、可以调控下游编码基因的表达平台区(Expression platform,EP)。当代谢物分子浓度比较高时,其与适配体区结合,引起下游的表达平台区发生构象变化,进而实现对下游基因的调节。目前已发现c-di-GMP-Ⅰ和c-di-GMP-Ⅱ两类c-di-GMP的核糖开关。它们通过特异性地结合c-di-GMP,调控种类繁多的下游基因的表达。c-di-GMP-I核糖开关分布广泛,尤其在厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)的细菌中最为丰富。c-di-GMP-Ⅱ核糖开关具备变构核酶的功能,结合c-di-GMP后在其非典型剪切位点处发生结构变化,调节下游基因表达。文中围绕c-di-GMP核糖开关的发现、功能、分类以及下游调控基因的功能进行综述与分析。     

环二鸟苷酸(c-di-GMP)对大肠杆菌生物学功能的调控作用及机制

环二鸟苷酸(cyclic diguanosine monophosphate, c-di-GMP)是在细菌中发现的第二信使之一,参与大肠杆菌运动性、生物被膜形成及毒力等众多功能的调节。合成与水解c-di-GMP的二鸟苷酸环化酶(diguanylate cyclases, DGCs)和特异性的磷酸二酯酶(phosphodiesterases, PDEs)在大肠杆菌中分布广泛且丰富度较高。同时,DGCs和PDEs的蛋白结构不仅包括与c-di-GMP相关的酶活性中心,而且还具有多种感受环境变化和接收信号分子调节的结构域。鉴于c-di-GMP的调控复杂且值得深入探索,本文综述了c-di-GMP对大肠杆菌生物学特性的调控作用以及c-di-GMP在大肠杆菌中的两种调控模型,并对最新研究进展和应用进行展望。     

细菌的信号转导系统及其在耐药中的作用

耐药菌的日益增多给临床治疗带来巨大的困难,揭示耐药机制成为遏制耐药菌的基本环节.细菌的信号系统是菌体之间信息交流的主要渠道,在调控细菌耐药性方面发挥重要的作用.本文梳理了细菌双组分系统、群体感应系统、第二信使、吲哚等细菌信号系统(分子)与细菌耐药性的关系,总结了各信号系统调控细菌耐药性的机制和途径,包括调控生物膜的形成...     

二酰基甘油调控细胞功能的机制

二酰基甘油(DG)是一些磷脂水解产生的一种有重要功能的第二信使,它主要通过激活细胞内的蛋白激酶C(PKC)进而磷酸化一系列底物蛋白,产生相应的细胞效应．在细胞整体水平,DG还是一种重要的脂类物质的代谢中介产物,通过若干代谢途径参与脂类和激素代谢循环,目前,有关DG调控细胞生理功能的研究,主要集中在细胞信号转导方面．     

群体感应系统介导细菌生物膜形成的研究进展

群体感应(QS)是微生物之间的通讯机制,通过信号分子调控基因表达,这种交流可使细菌表达不同的生理行为,包括病原微生物的毒性、对抗生素的形成、生物膜的形成与生长等。生物膜的形成对微生物的代谢、毒力因子的表达等密切相关。群体感应现象与生物膜的形成相互依赖,生物膜提供菌体聚集场所,避免群体感应信号分子的扩散,聚集菌体的群体感应现象为生物膜的形成提供基础。群体感应系统不仅可直接介导细菌生物膜的形成,还可调节胞内第二信使分子水平,间接调控生物膜的生成。本文中,笔者从直接和协同其他信号分子两方面对细菌生物膜形成机制研究进展进行综述,为在工业应用中降低细菌耐药性、指导食品生产安全、提高功能性生物膜产量等方面提供理论依据。     

病原菌非编码sRNA的功能及研究新方法北大核心CSCD

细菌中的非编码小RNA(small RNA,sRNA)作为一种靶向调控分子在细胞生理代谢过程中具有重要作用。sRNA作用于特定靶标,调控基因的表达。大肠杆菌大约有100种sRNA,其中1/3sRNA需要伴侣蛋白Hfq的介导。病原细菌中sRNA分子如何调控致病基因的表达,目前研究仍处于初级阶段。本文将从生物膜形成、细菌耐药性以及对宿主的影响等方面,结合新颖的sRNA的研究方法,综述sRNA在调控代谢网络及控制病原菌致病性方面的作用。     

信号分子调控细菌生物被膜形成的分子机制

细菌生物被膜(Bacterial biofilm,BF)是黏附于机体黏膜或生物材料表面、由细菌及其分泌的多聚糖、蛋白质和核酸等组成的被膜状生物群体,是造成持续性感染的重要原因之一。细菌在生长繁殖时会产生一些次级代谢产物,部分会作为生物信号分子在细胞内或细胞间传递信息,使细菌在多细胞水平协调统一相互配合,以完成一些重要的生理学功能,如生物发光、BF的形成、运动与固定态生活方式的转换等。信号分子在BF形成过程中起着重要的调控作用。文中从密度感应系统(Quorum-sensing systems,QS)、环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)、双组分系统(Two-component systems,TCS)和sRNA等方面介绍影响BF形成的相关信号分子,重点对BF形成过程中的信号分子调控机制进行概述,这对于深入揭示信号分子调控BF形成的机制十分必要。     

污损生物膜细菌Pseudoalteromonas issachenkonii YT1305-1的鉴定及其代谢物化学成分分析

【目的】对污损生物膜细菌YT1305-1进行菌种鉴定;研究其作为污损生物膜优势菌之一的代谢产物。【方法】通过16S rRNA基因序列分析,结合系统进化树和细菌生理生化实验对菌种进行鉴定,通过硅胶柱层析分离方法和核磁共振检测技术分析其代谢物的化学成分。【结果】发现生物膜中存在明显的优势菌株,假交替单胞菌属为优势菌属之一。16S rRNA序列比对分析表明Pseudoalteromonas issachenkonii为优势菌种之一,将目标菌种命名为Pseudoalteromonas issachenkonii YT1305-1,对其代谢物化学成分进行分析,共得到10个化合物,其中包括5个二酮哌嗪(DKPs)类信号分子,环(甘氨酸-丙氨酸)(1)、环(脯氨酸-甘氨酸)(2)、环(脯氨酸-酪氨酸)(3)、环(4-羟基-脯氨酸-亮氨酸)(4)和环(4-羟基-脯氨酸-丙氨酸)(5),以及尿嘧啶(6)、胸腺嘧啶(7)、胸腺嘧啶脱氧核苷(8)、己二酸二(2-乙基己)酯(9)和邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(10)。【结论】污损生物膜中存在明显的优势菌,其中之一为P.issachenkonii YT1305-1,在其代谢产物中发现了疑似信号分子的物质DKPs,有研究表明该物质能调控生物膜的形成,进而影响生物污损的形成,为探究生物污损现象奠定了物质基础。