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微生物的群体感应信号分子_综述_

 上海农业学报 2005,21(1):98~102

 A cta A gricult urae S hanghai

文章编号:100023924(2005)01298205

微生物的群体感应信号分子(综述)

陈 峰

(上海交通大学生命科学与技术学院,上海200240)

摘 要:微生物的群体感应(QS)也称为自诱导,它通过扩散性的小分子即自诱导物在细胞2细胞之间扩散,并通过自诱导物与转录活化蛋白的相互作用,从而使整个群体的细胞中的一系列目标基因表达。在革兰氏阴性菌中,这种自诱导物通常是N2酰化高丝氨酸内酯(AHL),它可调节的功能包括抗生素的生物合成、毒性因子的产生、胞外多糖的合成、细菌丛集、质粒结合转移、稳定期的进入等。而革兰氏阳性菌的群体感应过程是通过γ2丁酸内酯及翻译后修饰肽实现的。本文将就环境因素对群体感应过程的影响、自诱导物的检测、纯化及鉴定,和国内外的研究进展进行总结。

关键词:群体感应(QS);N2酰化高丝氨酸内酯(AHL);信号分子;自诱导物

中图分类号:Q935 文献标识码:A

群体感应(Quorum sensing,QS)也称为自诱导,最初是指细菌调节自身菌体密度的一种环境感应系统[1]。通过扩散性信号小分子(又称为自诱导物)与转录活化蛋白的相互作用而打开与细胞群体密度有关的基因表达。这些信号分子从细菌细胞扩散到环境中,一旦达到一个临界浓度(或者说达到某一特定的群体密度),这些信号分子就可诱导调节一系列目标基因的转录。

发现,这些物质大体可分为三类:一类是氨基酸和短肽类,主要作用于革兰氏阳性细菌[2~4],

类的衍生物,主要作用于革兰氏阴性细菌对革兰氏阴性(G-)菌而言,大多数(但非全部)的这类化合物都属于N2酰化高丝氨酸内酯(AHL),它们之间的主要区别在于N2侧链的长度,或32碳位置的取代基的不同,或侧链中有无一个或多个不饱和键[5]。第三类信号分子是二酮哌嗪类化合物(D KP),已在Pseudomonas aeruginosa,P.f l uorescens,P.alcaligenes,Enterobacter agglomerans和Cit robacter f reundii 中发现[6]。D KP也可从与海洋无脊椎动物相关的一些细菌中分离得到。P.aerugi nosa中已分离出来四种不同的D KP和两种有抗菌活性的吩嗪类生物碱[7]。

AHL最初发现于G-海洋细菌V ibrio f ischeri和V.harveyi中,它们在这些菌的生物发光调节中起重要作用[8]。在V.f ischeri中,由L ux I蛋白合成的N2(32氧2己酰)高丝氨酸内酯(OHHL)通过与转录活化因子LuxR作用而激活V.vischeri的l ux操纵子。类似的调节系统(主要表现为细胞2细胞间通讯)在许多不同的革兰氏阴性或阳性菌中都被发现。在G-菌中,AHL介导的(或环二肽介导的)细胞2细胞间信号可调节细菌的许多功能,如抗生素的生物合成、毒性因子的产生、胞外多糖的合成、细菌丛集、质粒结合转移、稳定生长期的进入等。而在革兰氏阳性(G+)菌中,细胞2细胞间信号不通过AHL介导,而是通过γ2丁酸内酯及翻译后修饰肽实现的。有研究表明,还存在其它一些信号分子,如P.aerugi nosa的环喹诺酮[9], Xanthomonas cam pest ris的某种低分子量物质[10],和Ralstonia solanacearum的一种脂肪酰甲酯[11]。因此,通过QS进行基因调节是细菌中一种非常普通的现象。

R hizobiaceae.etli可产生数种与结瘤有关的AHL[12],而R hizobi um legumi nosarum bv.viciae产生的N2(32羟基272顺2四癸烯酰)高丝氨酸内酯可诱导与根际定位有关的rhiA B C的表达,与这种AHL产生和调节有关的基因已经找到[13]。

植物病原菌Erw i nia carotovora与致病有关的胞外酶的产生受QS系统调控,只有在菌体密度达到或收稿日期:2004-06-10初稿;2004-12-24二改稿

作者简介:陈 峰(1973-),男,博士,副教授,主要研究方向为微生物代谢与调控。电话:021-********;手机:138********; E2mail:cf2001@http://www.wendangku.net/doc/e1bb916448d7c1c708a145e4.html