细菌群体感应系统调控及淬灭机制研究进展
菌体,生物膜,毒素,1群体感应系统,1AHLs介导的革兰氏阴性菌QS系统,2AIP介导的革兰氏阳性菌QS系统,3AI-2介导的种间QS系统,4AI-3,肾上腺素,去甲肾上腺素介导的QS系统,2群体感应淬灭,1阻断QS信号
韩翔鹏, 上官文丹, 李 尧, 刘 丹, 钟青萍(华南农业大学食品学院 广东省食品质量安全重点实验室 广州510642)
细菌生长和繁殖的过程中会向外界分泌特定的信号分子——自诱导物(Autoinducer, AI)[1]。 随着细菌菌体数量的增大,信号分子逐渐增多,当其浓度达到最小临界阈值时, 便可被相应的胞外受体所感知,进而启动相关基因的表达,激活相应的代谢通路,调节菌群的生理化特性,这种现象被称为群体感应(Quorum sensing, QS)[2]。 细菌的多种功能特性均受QS 调控, 包括生物被膜的形成、菌体的运动、毒素的分泌、抗生素以及细菌素的产生等[3]。
目前,在医疗卫生、食品加工等领域防治有害菌污染的主要方式是使用消毒剂及抗生素,然而,长期过量使用这些制剂极易导致耐药菌株的产生, 探寻新型有害菌防治策略显得尤为重要。 QS系统可通过受体蛋白与信号分子结合而调节菌体的功能特性。鉴于此,干扰信号分子与受体蛋白之间的互作可作为有害菌防治的新靶点。 对细菌QS系统开展研究,既有助于抑制有害菌的生长,也有助于缓解耐药菌株的产生给人们带来的防治压力。
群体感应抑制剂(Quorum-sensing inhibitors,QSIs) 是一类能够干扰细菌种间或种内信息传递与交流的物质,它不杀死有害菌,而是抑制QS 所调控的功能特性[4]。 由于信号分子在细菌QS 系统中作为重要信使存在, 因此QSIs 通过干扰QS 信号分子合成、 降解信号分子以及与信号分子竞争结合受体蛋白3 个途径阻断细菌QS 系统[5]。 QSIs的探究与挖掘己成为微生物领域研究的热点,这将为开发新型抗菌剂开辟了新思路。
1 群体感应系统
QS 系统一般由信号分子、特异性受体蛋白和下游调控蛋白3 部分组成,分为种内和种间QS 系统[6]。基于信号分子种类的不同,可将QS 系统分为4 大类:存在于革兰氏阴性菌种内,由N-酰基高丝氨酸内酯类 (N-Acyl homoserine lactone,AHL) 及其衍生物类信号分子介导的QS 系统;存在于革兰氏阳性菌种内, 由寡肽类信号分子(Autoinducing peptides, AIP)介导的双组分QS 系统;革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中同时存在的,由自诱导物-2(Autoinducer-2, AI-2)信号分子介导的LuxS/AI-2 QS 系统; 普遍存在于大肠杆菌属、沙门氏菌属和克雷伯菌属中由自诱导物-3(Autoinducer-3, AI-3)信号分子介导的AI-3/肾上腺素/去甲肾上腺素QS 系统[7-9] ......
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