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。     

凡纳滨对虾优势腐败菌鉴定及其群体感应现象

为了鉴定凡纳滨对虾的优势腐败菌并研究其是否存在以N-酰基高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)介导的群体感应系统,采用16S rRNA序列鉴定凡纳滨对虾的优势腐败菌,并采用紫色杆菌CV026对优势腐败菌的AHLs活性进行检测.结果发现凡纳滨对虾优势腐败菌菌株1(Aci-1)和菌株2 (Aci-2)均为不动杆菌属,均存在以AHLs为信号分子的群体感应系统.添加外源信号分子AHLs能促进Aci-1菌株生物膜的形成,且呈浓度依赖性.在一定的贮藏范围内,凡纳滨对虾腐败菌信号分子AHLs浓度与细菌总数、挥发性盐基氮含量存在正相关性,其相关系数r分别为0.846 6和0.986 7,分别在P＜0.05与P＜0.01水平上显著,结论是凡纳滨对虾优势腐败菌不动杆菌菌株存在以AHLs介导的群体感应系统,且与凡纳滨对虾的腐败密切相关.     

细菌群体感应LuxR solos蛋白研究进展

N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-L-homoserine lactones,AHLs)信号分子介导的群体感应(quorum sensing,QS)是一种普遍的革兰氏阴性细菌信息交流方式。AHL-QS系统包括Lux I型AHLs合成酶和LuxR型受体蛋白。然而,部分革兰氏阴性菌缺失1个或多个LuxI型AHLs合成酶,仅有未配对的LuxR型受体蛋白,该LuxR型受体蛋白称为LuxR solo或Orphan蛋白。LuxR solos蛋白在细菌窃听、种间和种内的信号交流中起重要作用,为群体感应研究领域的热点。本文主要综述细菌LuxR solos蛋白的发现、基本概念、蛋白结构及类型,阐述感应AHLs和非AHLs信号分子的重要LuxR solos蛋白及功能,并对群体感应LuxR solos蛋白的研究前景和意义进行了展望。     

食源假单胞菌群体感应信号分子的研究

从市售鲜鱼中分离的3株革兰氏阴性菌,经16S rDNA鉴定为假单胞菌属,该菌是一种导致食品腐败的重要腐败细菌。N-酰基-高丝氨酸内酯(AHLs)是革兰氏阴性菌群体感应(QS)系统中一类重要的信号分子,以密度依赖的方式调控某些生理性状的表达。利用AHLs检测菌株对3株假单胞菌进行检测发现,均产生AHLs类信号分子,且FML05-1和FML05-2至少产生两种AHLs,主要的信号分子是N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯(N- 3-oxo-C_8-HSL)。同时对菌株FML05-2在生长过程中所产生的AHLs的活性变化进行研究,发现AHLs活性在菌体生长至12h时达到最大。首次对食源假单胞菌所产生的AHLs进行了研究,为以干扰腐败细菌群体感应为靶点的食品防腐保鲜策略提供研究基础。     

根瘤菌与群体感应

细菌在高细胞密度下可以产生群体感应信号分子,调控细菌相关基因的表达,这种信号分子被称为自体诱导物。酰基高丝氨酸内酯类化合物(acyl-HSLs)是在根瘤菌中广泛存在的一类自体诱导物,该群体感应系统与根瘤菌和植物的共生作用密切相关。本文概述了AHLs介导的群体感应系统的组成及调控机制和不同根瘤菌中群体感应调节对根瘤菌生理行为及共生固氮的影响。     

内生菌Pseudomonas sp. G5 phzIR基因的克隆与表达

假单胞菌菌株G5是分离自香菜(Coriandrum sativumL.)茎内的一株内生菌,经BIOLOG系统分析其底物利用图谱,初步鉴定为桔黄假单胞菌Pseudomonas aurantiaca。大量研究已表明许多革兰氏阴性细菌应用群体感应系统,通过感应扩散性小信号分子―乙酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs),以种群密度依赖的方式调控基因表达,控制植物相关细菌的多种表型。本研究组合应用AHLs检测菌株Chromobacterium violaceum CV026和薄层层析分析,初步检测出菌株G5可产生几种可检测水平的AHLs信号分子,其中以N-hexanoyl-homoserine lactone(C6-HSL,HHL)为主,迁移率Rf值为0.4。进一步克隆和测序了该菌株中由PhzI和PhzR组成的群体感应quorumsensing系统的编码基因phzIR,并在大肠杆菌中异源表达了AHLs信号分子合成酶基因phzI。序列和系统进化分析表明它们与假单胞菌属其他的phzIR基因有高度同源性和进化上的保守性。     

黄河鲤水产细菌的分离及其毒力因子和群体感应信号分子的检测

【背景】水产细菌病害制约水产养殖业健康发展,群体感应与细菌毒力因子的产生密切相关,群体感应调控细菌的毒力因子特性值得进一步研究。【目的】探究群体感应与黄河鲤细菌病害的关系,明确群体感应对细菌毒力因子特性的影响。【方法】通过16S rRNA基因测序并构建系统进化树确定筛选菌株的进化地位,通过脱脂牛奶平板法和偶氮酪蛋白法检测菌株胞外蛋白酶活力,采用结晶紫染色法对菌株的生物膜形成能力进行测定,通过报告菌株BB170和CV026分别测定菌株产信号分子AI-2和高丝氨酸内酯的能力,外源添加高丝氨酸内酯检测信号分子对菌株胞外蛋白酶活力和生物膜形成能力的影响。【结果】哈夫尼亚菌(Hafnia sp.) Z11和气单胞菌(Aeromonas sp.) Z12具有高水平的胞外蛋白酶活力和生物膜形成能力,能够分泌AHLs信号分子且具有菌体密度依赖性。外源添加HSL对菌株毒力因子特性有不同程度的影响,外源添加高浓度的N-丁酰基高丝氨酸内酯(C4-HSL)和N-己酰基高丝氨酸内酯(C6-HSL)能够分别提高菌株Z11和Z12的胞外蛋白酶活力和生物膜形成能力。【结论】高浓度群体感应信号分子AHLs对哈夫尼亚菌和气单胞菌胞外蛋白酶活性有促进作用,说明该2种菌的群体感应现象可能会影响其毒力。     

仿刺参“腐皮综合症”病灶处优势菌的分离鉴定及AHLs信号分子的检测

仿刺参"腐皮综合症"是一种由细菌引起的高传染性、高死亡率疾病.为了研究仿刺参"腐皮综合症"病灶处优势菌以及其是否存在N-酰基高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)介导的群体感应系统,本文从患病仿刺参病灶处分离纯化出7株优势菌,生理生化指标测定和16S rDNA序列分析表明:菌株C6属Tenacibaculum属,菌株4属于腐败希瓦菌群(Shewanella putrefaciens group),菌株TB属于弧菌属(Vibrio),菌株BP2、BP3、BP4及BP6属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas).采用AHLs的高效检测菌株根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens KYC55)对优势菌的AHLs活性进行检测,其中菌株C6、4、TB、BP3及BP4存在以AHLs为信号分子的群体感应系统,菌株BP2与BP6则无AHLs活性;不同细菌AHLs活性不同,AHLs活性从高到低顺序为4＞TB＞BP4＞BP3＞C6.     

一株凡纳滨对虾源鳗弧菌群体感应信号分子的检测

旨在检测从凡纳滨对虾体内选取的一株鳗弧菌的群体感应信号分子。利用报告菌株结合薄层层析法鉴定鳗弧菌(Vibrio anguillarum,VA)分泌的高丝氨酸内酯类(AHLs)信号分子,利用哈维氏弧菌V.harveyi JMH597和V.harveyi JAF375作为报告菌株分别检测了VA分泌的AI-2和CAI-1信号分子活性与细菌密度的关系。结果表明,VA能分泌3种类型的信号分子:AHLs信号分子、AI-2信号分子和CAI-1信号分子,其中分泌的AHLs有N-3-羟基-己酰基-高丝氨酸内酯(3-OH-C6-HSL)、N-3-辛酰基-高丝氨酸内酯(C_8-HSL)和N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯(3-oxo-C_8-HSL)。VA分泌的AHLs、AI-2和CAI-1均具有密度依赖性。     

细菌群体感应淬灭酶及其病害防治研究进展

微生物细胞间通过信号分子进行信息交流的现象即群体感应(Quorum sensing,QS),QS广泛存在于微生物群体中,且可以调控特定基因尤其是很多致病基因的表达。群体感应淬灭(Quorum quenching,QQ)是基于群体感应现象提出的新型病害防治策略,即通过抑制信号分子的合成、监测或对信号分子进行酶降解、修饰的途径来干扰群体感应以达到防治病害的目的。利用群体感应淬灭酶(Quorum quenching enzymes)降解微生物信号分子,是目前毒性最小、最为有效的群体感应淬灭途径。迄今为止,多种细菌信号分子的群体感应淬灭酶都已有报道,其中,酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs)和顺-11-甲基-2-癸烯酸(cis-11-Methyl-2-dodecenoic acid)群体感应淬灭酶研究最为深入。综述并分析了群体感应淬灭酶及其病害防治的研究现状、存在的问题和未来研究方向,为今后发展新型绿色安全病害防控措施提供关键理论和技术支撑。     

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。     

细菌菌群传感效应信号分子高丝氨酸内酯平板分析法的优化

目的利用指示菌紫色杆菌CV026菌株,建立和优化稳定的细菌菌群传感效应信号分子高丝氨酸内酯平板分析方法。方法优化受测铜绿假单胞菌高丝氨酸内酯的提取方法,分析铜绿假单胞菌培养时间对信号分子检测的影响。另一方面,优化指示菌株CV026的培养基成分,并优化紫色菌素的提取方法,以完善信号分子的检测反应。结果恒温水浴挥发法可有效提取高丝氨酸内酯,并且发现当铜绿假单胞菌的培养时间为3d时,高丝氨酸内酯最易被检出。进一步,试验结果显示添加L-Try可提高指示菌株紫色菌素的产量,并利于高丝氨酸内酯的检测。此外,比较发现采用乙醇溶解紫色菌素的方法可更高效的测定紫色菌素的量。结论本课题建立的检测方法将更有效的检测细菌菌群传感系统信号分子高丝氨酸内酯,将有利于细菌菌群传感机制研究和抑制细菌菌群传感药物的开发工作。     

A probable aculeacin A acylase from the Ralstonia solanacearum GMI1000 is N-acyl-homoserine lactone acylase with quorum-quenching activity

Background  

The infection and virulence functions of diverse plant and animal pathogens that possess quorum sensing systems are regulated by N-acylhomoserine lactones (AHLs) acting as signal molecules. AHL-acylase is a quorum quenching enzyme and degrades AHLs by removing the fatty acid side chain from the homoserine lactone ring of AHLs. This blocks AHL accumulation and pathogenic phenotypes in quorum sensing bacteria.     

The plant pathogen Erwinia amylovora produces acyl-homoserine lactone signal molecules in vitro and in planta

We report for the first time the production of acyl homoserine lactones (AHLs) by Erwina amylovora, an important quarantine bacterial pathogen that causes fire blight in plants. E. amylovora produces one N-acyl homoserine lactone [a N-(3-oxo-hexanoyl)-homoserine lactone or a N-(3-hydroxy-hexanoyl)-homoserine lactone] quorum sensing signal molecule both in vitro and in planta (pear plant). Given the involvement of AHLs in plant pathogenesis, we speculate that AHL-dependent quorum sensing could play an important role in the regulation of E. amylovora virulence.     

碳源及温度对食源假单胞菌群体感应信号分子产生的影响

许多革兰氏阴性菌通过产生N-酰基-高丝氨酸内酯（AHLs）类信号分子来调控某些性状的表达,即群体感应（quorum sensing）。假单胞菌是一种导致食品腐败的重要腐败细菌,也产生AHLs。本文研究了不同温度及碳源对食源假单胞菌AHLs产生的影响。结果表明,该假单胞菌在25℃条件下,产生两种AHL信号分子,而在4℃条件下,所产生的短链AHL分子消失,主要产生长链AHL分子。而且在不同碳源（葡萄糖,果糖,木糖,麦芽糖等）的培养基中生长,所产生的AHLs分子种类也不同。同时发现当pH>7.5时,AHLs的稳定性下降。由此得出,在不同的环境条件(碳源及温度)下假单胞菌所产生的AHLs种类不同。为进一步研究群体感应现象在食品腐败中的作用以及开发基于干扰腐败菌群体感应的新型食品防腐技术提供研究基础。     

Chlamydomonas reinhardtii secretes compounds that mimic bacterial signals and interfere with quorum sensing regulation in bacteria

The unicellular soil-freshwater alga Chlamydomonas reinhardtii was found to secrete substances that mimic the activity of the N-acyl-L-homoserine lactone (AHL) signal molecules used by many bacteria for quorum sensing regulation of gene expression. More than a dozen chemically separable but unidentified substances capable of specifically stimulating the LasR or CepR but not the LuxR, AhyR, or CviR AHL bacterial quorum sensing reporter strains were detected in ethyl acetate extracts of C. reinhardtii culture filtrates. Colonies of C. reinhardtii and Chlorella spp. stimulated quorum sensing-dependent luminescence in Vibrio harveyi, indicating that these algae may produce compounds that affect the AI-2 furanosyl borate diester-mediated quorum sensing system of Vibrio spp. Treatment of the soil bacterium Sinorhizobium meliloti with a partially purified LasR mimic from C. reinhardtii affected the accumulation of 16 of the 25 proteins that were altered in response to the bacterium's own AHL signals, providing evidence that the algal mimic affected quorum sensing-regulated functions in this wild-type bacterium. Peptide mass fingerprinting identified 32 proteins affected by the bacterium's AHLs or the purified algal mimic, including GroEL chaperonins, the nitrogen regulatory protein PII, and a GTP-binding protein. The algal mimic was able to cancel the stimulatory effects of bacterial AHLs on the accumulation of seven of these proteins, providing evidence that the secretion of AHL mimics by the alga could be effective in disruption of quorum sensing in naturally encountered bacteria.     

Cross-kingdom signalling: exploitation of bacterial quorum sensing molecules by the green seaweed Ulva

The green seaweed Ulva has been shown to detect signal molecules produced by bacteria. Biofilms that release N-acylhomoserine lactones (AHLs) attract zoospores--the motile reproductive stages of Ulva. The evidence for AHL involvement is based on several independent lines of evidence, including the observation that zoospores are attracted to wild-type bacteria that produce AHLs but are not attracted to mutants that do not produce signal molecules. Synthetic AHL also attracts zoospores and the attraction is lost in the presence of autoinducer inactivation (AiiA) protein. The mechanism of attraction is not chemotactic but involves chemokinesis. When zoospores detect AHLs, the swimming rate is reduced and this results in accumulation of cells at the source of the AHL. It has been demonstrated that the detection of AHLs results in calcium influx into the zoospore. This is the first example of a calcium signalling event in a eukaryote in response to bacterial quorum sensing molecules. The role of AHLs in the ecology of Ulva is discussed. It is probable that AHLs act as cues for the settlement of zoospores, rather than being directly involved as a signalling mechanism.