LuxS/AI-2群体感应系统在乳酸菌细菌素合成中的作用

乳酸菌细菌素具有抑菌谱广、稳定性高、安全性高等优势,作为新型生物防腐剂备受青睐,但目前工业化应用的细菌素数量有限,合成量低是其应用受限的重要原因。国内外研究显示与特定的微生物共培养是提高乳酸菌细菌素合成量的有效方法,该过程受到LuxS/AI-2群体感应系统的调控。文章从乳酸菌LuxS/AI-2群体感应系统的组成及LuxS/AI-2群体感应系统在乳酸菌细菌素合成中的作用两个方面进行论述,为乳酸菌细菌素合成量的提高和工业化应用的实现提供了一定的理论依据。

基于LuxS/AI-2群体感应系统研究疮愈膏促进肛周慢性创面愈合的作用机制

目的:研究疮愈膏对肛周慢性创面形成的抑制作用及其对创面细菌生物被膜主要调控基因LuxS和信号分子AI-2的影响。方法:采用SD大鼠60只(200±20)g雄性大鼠随机分为普通创面组(n=15),实验组(n=15),阳性对照组(n=15),安慰剂组(n=15);通过背部新鲜创面每日滴加离心粪液构建肛周慢性创面模型。造模成功后,实验组给予疮愈膏外敷,阳性对照组给予莫匹罗星软膏外敷,安慰剂组给予凡士林纱条外敷,普通创面组给予生理盐水纱条外敷,1次/d,持续14 d。于治疗前和治疗后对各组大鼠创面进行记录分析;实时荧光定量聚合酶链式反应(RTPCR)检测生物被膜主要调控基因LuxS的变化;哈氏弧菌测定AI-2信号分子活性。结果:与安慰剂组比较,实验组和阳性对照组大鼠创面面积均明显缩小,差异具有统计学意义(P<0.05);实验组与阳性对照组差异无统计学意义。与安慰剂组对比,实验组和阳性对照组大鼠创面组织提取细菌中LuxS mRNA相对表达量,信号分子AI-2活性均明显降低(P<0.05),实验组和阳性对照组则无明显差异(P<0.05)。结论:疮愈膏能够加速肛周慢性创面的愈合同时抑制创面细菌生物被膜的形成,其机制可能与下调创面细菌LuxS基因的表达及降低其AI-2信号分子活性有关,LuxS/AI-2群体感应系统可能为疮愈膏治疗肛周慢性创面的机制之一。

反刍动物瘤胃微生物LuxS/AI-2群体感应研究进展

群体感应(quorum sensing, QS)是细菌利用信号分子进行种内或种间交流的一种通讯机制,借助该通讯机制微生物群体可以实现微生物个体无法完成的生理功能或行为调节,如生物膜形成、毒素分泌和生物发光等,以增强对外界胁迫环境的适应性。近期多组学研究发现,以自体诱导物-2(autoinducer-2, AI-2)为信号分子、LuxS为调节蛋白介导的LuxS/AI-2 QS是瘤胃微生物之间交流的主要通讯机制,影响着瘤胃微生物对饲料的利用效率。本文从AI-2的化学结构和转导途径对微生物LuxS/AI-2 QS进行总结,对LuxS/AI--2 QS在反刍动物瘤胃微生物定殖和饲料消化过程中的作用进行综述,并对LuxS/AI-2 QS在饲料消化、应激调控中的潜在作用进行展望,以期为通过LuxS/AI-2 QS调控瘤胃微生物消化代谢和稳态的生产策略提供理论参考。

LuxS/AI-2型群体感应系统调控细菌生物被膜形成研究进展

生物被膜是大多数细菌在自然状态下的一种生长方式,使菌体具有浮游态时不具有的优势。它的形成和发展受到群体感应系统的调控,该系统是细菌依赖于群体密度而调控其生理行为的一种机制。其中Lux S/2型自诱导物(autoinducer 2,AI-2)群体感应系统又称种间群体感应系统,广泛存在于G^(+)及G^-菌中。其信号分子AI-2被认为是种间通用的信号分子,参与调控多种细菌的生物被膜。此外,目前已发现多种Lux S/AI-2型群体感应系统抑制剂,它们可以影响许多细菌生物被膜的形成。目前研究人员已开始致力于揭示Lux S/AI-2型群体感应系统调控生物被膜形成的分子机制,这对于进一步理解Lux S/AI-2型群体感应系统与生物被膜的关系具有重要意义。

产膜表皮葡萄球菌LuxS/AI-2型密度感应系统AI-2的活性及苦参碱对其的影响

【目的】研究产膜表皮葡萄球菌生物被膜菌和液相浮游菌LuxS/AI-2型密度感应系统中AI-2信号分子的活性及苦参碱对其的影响。【方法】绘制产膜表皮葡萄球菌ATCC35984液相浮游菌及生物被膜菌的生长曲线;利用哈维氏弧菌BB170(Vibrio harveyi BB170)作为报告菌株检测表皮葡萄球菌AI-2信号分子的活性;用荧光定量PCR法检测luxS基因的转录水平;用苦参碱对产膜表皮葡萄球菌ATCC35984进行处理,检测其AI-2信号分子活性的变化情况。【结果】在产膜表皮葡萄球菌液相浮游菌生长过程中,AI-2信号分子与luxS基因的相对表达量都是在对数生长期达到最大值,而后逐渐降低,与液相浮游菌生长曲线基本一致。在产膜表皮葡萄球菌生物被膜菌生长过程中,AI-2信号分子活性曲线与其生物被膜生长曲线变化趋势一致,但luxS基因的相对表达量曲线与生物被膜生长曲线变化趋势相反。中药苦参碱对产膜表皮葡萄球菌液相浮游菌和生物被膜菌AI-2信号分子活性有抑制作用,并且对液相浮游菌AI-2信号分子活性的抑制作用强于生物被膜菌。【结论】AI-2信号分子活性和luxS基因的相对表达量与产膜表皮葡萄球菌生物被膜菌及其液相浮游菌的生长相关;苦参碱能够显著下调产膜表皮葡萄球菌生物被膜菌和液相浮游菌的AI-2信号分子活性。

植物乳杆菌HE-1由AI-2/LuxS介导的群体感应与生物膜形成关系的研究

本研究从AI-2/LuxS群体感应出发,研究植物乳杆菌HE-1的AI-2信号分子生成与生物膜形成的关系,同时对luxS基因进行扩增,从分子生物学角度验证菌株HE-1的AI-2信号分子产生。研究使用生物发光的方法检测植物乳杆菌HE-1不同培养时间AI-2的产生量;使用微孔板法确定不同时间点生物膜的生成量;之后使用PCR的方法扩增其luxS基因片段,对扩增片段进行同源性和系统发育分析。结果显示植物乳杆菌HE-1的生物膜生成时间和生成量与AI-2信号分子的产生时间和产生量非常吻合,luxS基因成功扩增,同源性分析显示植物乳杆菌HE-1与已知植物乳杆菌luxS基因同源性高达99%以上。分析实验结果得出植物乳杆菌HE-1生物膜生成与AI-2/LuxS群体感应系统二者之间有密切的关系,并且luxS基因的扩增成功和同源性分析从分子生物学上验证了植物乳杆菌HE-1具有产生AI-2信号分子的关键基因。

细菌中LuxS/AI-2密度感应系统分子机制研究进展

近年来的研究证明，细菌之间存在信息交流，许多细菌都能合成并释放一种称为自诱导物质（autoinducer，AI）的信号分子。胞外的AI浓度能随细菌密度的增加而增加。当达到临界浓度时，AI能结合并激活细胞内受体，启动菌体中相关基因的表达，从而调控细菌的生理行为，产生毒力因子等，使细胞的活动具有组织性，成为类似于多细胞生物的群体性活动。

LuxS/AI-2密度感应信号及其在口腔致病菌感染中的作用

密度感应是细菌之间通过分泌和感应胞外信号分子而进行的交流活动,密度感应使细菌同时激活相关基因的表达,协调菌群生物学行为。目前认为AI-2在细菌种间交流中起通用信号分子的作用。LuxS/AI-2参与口腔细菌间的交流,并参与调控毒力因子表达和牙菌斑生物膜的稳定。

LuxS/AI-2群体感应系统及其对细菌致病性和耐药性的调控

群体感应是指细菌在生长过程中产生一些低分子量的信号分子,通过信号分子来感知种群密度变化,从而调节相关基因表达和群体行为的过程。不同细菌利用不同类型的信号分子交流,其中自诱导分子2(Autoinducer-2,AI-2)信号分子存在于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌中,是一种种间交流的信号分子。AI-2是一类呋喃酰硼酸二酯,其合成依赖于S-核糖同型半胱氨酸酶(S-ribosylhomocysteinase,LuxS),能调控细菌的多种重要生理过程,包括毒素的分泌、生物膜的形成和耐药性等。本文综述了LuxS/AI-2群体感应系统及其对细菌致病性和耐药性的影响及调控作用,以期为解析食源性致病菌的致病性及耐药性作用机制、研制新型抗菌药物、控制食源性致病菌的感染提供新思路。

乳杆菌AI-2/LuxS系统介导的生理代谢对环境胁迫的响应及其人工调控

乳酸菌在自然发酵过程中受到多种环境胁迫的影响。群体感应系统能够介导细菌生物膜的形成从而提高其环境耐受性,这可能是提高乳酸菌发酵性能的潜在调控靶点。该研究比较了1株植物乳杆菌逆境驯化前后的AI-2/LuxS系统差异,进而解析外源群体感应干扰物质对菌株生理代谢的影响。结果显示,柠檬酸驯化后的植物乳杆菌D-840生物膜形成能力提高了485%(P<0.05)。2株菌均能产生群体感应信号分子AI-2,驯化后植物乳杆菌D-840在柠檬酸胁迫下单位菌体所产AI-2显著低于出发菌株(P<0.05)。在15 g/L柠檬酸质量浓度下,植物乳杆菌D和植物乳杆菌D-840中的luxS基因表达量均下调,pfs基因表达量则分别提高了71.4%和49.3%(P<0.05)。AI-2前体(S)-4,5-二羟基-2,3-戊二酮的添加对菌株生理代谢的影响并未呈现浓度依赖性。S-腺苷甲硫氨酸在添加量为1 g/L时植物乳杆菌D和植物乳杆菌D-840苯乳酸产量分别提高了12.2%和25.5%(P<0.05)。研究表明,AI-2/LuxS系统与植物乳杆菌抗逆性及代谢性能具有显著的相关性,并且通过添加AI-2前体上调AI-2/LuxS系统,可以实现其相关的代谢产物积累量的提高,研究结果为提高乳酸菌发酵性能提供了新思路。

luxS/AI-2密度感应对缓症链球菌生物膜致病力的影响

目的了解luxS基因敲除,自体诱导物-2(AI-2)密度感应信号缺失对缓症链球菌生物膜致病力表型的影响。方法常规细菌培养、药敏试验、形态学与生化反应鉴定,16S核糖体DNA(rDNA)序列同源性分析,获得耐药性缓症链球菌临床分离株。同源重组法敲除luxS基因,构建突变株。哈氏弧菌BB170菌株生物发光实验检测AI-2信号;定量分析临床分离株与突变株生物膜形成量与抗菌药敏感性的差异;荧光黄染液、18909荧光增白染液、L7012死/活菌染液染色,激光共聚焦显微镜扫描,了解生物膜结构、胞外多糖、死/活菌分布差异;临床分离株上清液、4,5-二羟基-2,3-戊二酮(DPD)补偿生长实验确认突变株表型改变的原因。实验数据行KolmogorovSmirno非参数检验。结果 luxS基因突变株与临床分离株生物膜形成量存在显著性差异(P<0.001);氨苄西林、环丙沙星、四环素干预条件下,突变株生物膜形成量显著降低。上清液、DPD补偿后,突变株生物膜形成能力和结构可以恢复。突变株生物膜结构变疏松,对氨苄西林、环丙沙星、四环素的敏感性增加。结论 luxS/AI-2密度感应信号缺失,导致耐药性缓症链球菌生物膜形成量下降,抗菌药敏感性增加,致病力表型发生改变。

猪链球菌LuxS/AI-2型密度感应系统研究进展

密度感应(quorum sensing,QS)系统在细菌中普遍存在,能够通过一种或多种信号分子来影响多个基因的转录表达,从而协调多种细菌病原体的群体反应。该系统存在多种类型,其中LuxS/AI-2型是研究最热的系统之一,luxS作为一个高度保守的基因,参与调控多种基因的表达,从而调节细菌的生长和毒力等多种生命活动,使其适应不同的环境。LuxS蛋白分解形成同型半胱氨酸和4,5-二羟基-2,3-戊二酮(4,5-dihydroxy-2,3-pentanedione,DPD),DPD通过自环化形成自诱导分子autoinducer 2(AI-2)。猪链球菌(Streptococcus suis,SS)作为一种重要的人兽共患病原菌,研究其LuxS/AI-2型密度感应系统,利用LuxS/AI-2系统对猪链球菌病进行预防和治疗,具有重要意义。本文着重从SS的QS系统一般机制以及LuxS/AI-2系统的发现、结构、代谢作用、表达调控等方面对该菌的相关研究进行了综述。

奶牛隐性乳房炎中致病性大肠杆菌luxS及pfs基因表达及AI-2体外合成

为了了解luxS基因和pfs基因变异情况,探索信号分子AI-2(Autoinducer-2,AI-2)体外合成的影响因素。本试验应用PCR法扩增了奶牛隐性乳房炎致病性大肠杆菌E285的luxS和pfs基因,经酶切后插入原核表达载体pET-30a(+)中,经PCR和酶切鉴定后进行序列测定及分析,构建luxS和pfs基因的重组表达质粒pET-luxS和pET-pfs,经诱导、纯化获得可溶性重组LuxS蛋白和Pfs蛋白,利用纯化的重组蛋白LuxS和Pfs体外合成AI-2分子。结果表明,扩增获得的luxS基因和pfs基因高度保守,与GenBank中已发表的核苷酸序列同源性均达到98%以上;两基因在原核表达系统中均获得了高效表达,利用获得重组蛋白LuxS和Pfs体外催化SAH,获得了AI-2分子,其浓度为200μmol/L,对其活性检测显示为阴性对照DH5α的61倍。提示奶牛隐性乳房炎致病性大肠杆菌E285的LuxS和Pfs蛋白在体外能催化SAH产生高活性的AI-2。为深入研究AI-2对E285的毒力基因表达、生物被膜形成的调控奠定基础。

LuxS/AI-2密度感应系统及其与口腔致病菌相关研究的进展

LuxS/自体诱导物-2(AI-2)密度感应系统存在于多种革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌中,通过特异性密度感应信号整合,使细菌区分自体与非自体,从而启动细菌相关基因的表达,进而精确调控自身行为,如细菌生物发光、释放毒力因子和生物被膜的形成等行为,以适应环境的变化。本文就AI-2信号分子的形成、密度感应系统调控机制及其在口腔致病菌中的相关研究作一综述。

坚强肠球菌SQ-3-2基于Lux S群体感应系统信号分子AI-2的检测及方法优化

通过生物学方法检测坚强肠球菌SQ-3-2是否产生群体感应信号分子AI-2,并对检测条件进行优化。将坚强肠球菌SQ-3-2培养上清液加入到由哈维氏弧菌BB170构成的特异性报告系统中,使用多功能酶标仪化学发光模式检测荧光强度,通过与AB培养基空白对照进行荧光强度的比较得出坚强肠球菌SQ-3-2是否产生具有活性的AI-2信号分子,同时依据荧光强度的大小对加样比和酸碱度两个条件进行优化。研究结果表明,坚强肠球菌SQ-3-2培养上清液中含有AI-2信号分子,随着菌体密度的增加信号分子AI-2的浓度也随之增大,在对数期末期达到最大值。方法优化实验证明最佳检测条件为待测样品pH=7,加样比例为1∶100。实验为进一步研究坚强肠球菌SQ-3-2的Lux S系统打下基础。同时,方法优化实验为检测各类乳酸菌是否分泌AI-2信号分子提供了一定的实验基础和理论依据。

酱腌菜中酵母菌对高产AI-2信号分子乳酸菌发酵特性的影响

乳酸菌和酵母菌是酱腌菜发酵过程中的优势微生物,它们之间的相互关系与发酵特性是影响产品品质的重要因素。本文采用哈维氏弧菌BB170菌株报告法和总酯滴定法,从市售酱腌菜来源菌株中筛选高产AI-2信号分子乳酸菌和产香型酵母菌。借助正交试验优化乳酸菌和酵母菌复配菌株的发酵条件,比较复配菌株与乳酸菌单独发酵后AI-2产量、耐酸性、耐盐性、降解亚硝酸盐等发酵特性的差异,探究酵母菌对高产AI-2信号分子乳酸菌发酵特性的影响。结果表明:获得1株高产AI-2信号分子的植物乳杆菌SR和产酯含量达0.6 g/L的膜璞毕赤酵母菌S-0-1。菌株复配优化发酵条件为:接种量2%,接种比例1∶1(SR∶S-0-1),培养温度28℃。在优化的复配发酵条件下,复配菌株与植物乳杆菌SR单独培养相比,其产酸速率增加,AI-2合成能力提高了1.4倍,耐酸率(pH=3)增长4.8倍,5%耐盐率增加1.6倍,亚硝酸盐降解能力没有显著性变化,基本维持在98%。上述结果说明膜璞毕赤酵母菌S-0-1可提高植物乳杆菌SR产AI-2信号分子的产量,从而增强复配菌株的发酵特性。本研究为深入探究AI-2/LuxS群体感应在乳酸菌酵母菌混合发酵体系中的相互调控机制提供理论参考。

污泥颗粒化过程中信号分子AI-2调控作用研究进展

群体感应是广泛存在于微生物间的信息交流机制,autoinducer-2 (AI-2)作为一种“种间通讯”的群体感应信号分子,因其在调节细菌基因表达和聚集中的作用而受到越来越多的关注。颗粒污泥作为一种微生物聚集体,因其具有微生物量多、沉降性好、抗负荷冲击能力强等优点而得到广泛的关注和研究。大量的研究表明AI-2介导的群体感应在污泥颗粒化过程中发挥着重要调控作用。本文综述了AI-2信号分子的形成和介导的群体感应作用机制、AI-2的检测方法、AI-2形成中的影响因素与在颗粒污泥中的分布,总结了AI-2在颗粒化过程中的调控作用,最后对AI-2介导群体感应在颗粒污泥中的研究进行了展望,旨在为深入理解群体感应对污泥颗粒化的调控作用以及推进污泥颗粒化的工程应用提供理论参考。

传统腌渍蔬菜中高产AI-2信号分子乳酸菌的筛选及其益生特性

LuxS/AI-2作为种间交流群体感应系统常存在于乳酸菌中,具有调控其生物膜形成,耐酸、耐胆盐等益生特性。采用哈维氏弧菌BB170菌株报告法筛选产AI-2信号分子乳酸菌,利用PCR测序检测luxS基因的表达,通过耐酸、耐胆盐、抑菌性及细胞黏附性评价高产AI-2乳酸菌的益生特性。结果表明:从200株乳酸菌中筛选出10株产AI-2乳酸菌,其中植物乳杆菌SCT-2为高产AI-2信号菌株。验证菌株SCT-2中存在luxS群体感应调控基因。高产AI-2菌株SCT-2的耐酸和耐胆盐存活率分别为14%~92%和63%~89%,抑菌直径范围17.50~19.43 mm,黏附细胞数为102 CFU/细胞。与低产AI-2乳酸菌菌株比较,生物膜产量、耐酸、耐胆盐、抑菌率及黏附率分别提高111.4%,8%,15%,26.7%,197%。结论:luxS基因是AI-2信号合成的关键基因,LuxS/AI-2群体感应提高了乳酸菌的生物膜形成能力、耐酸性、耐胆盐性、抑菌能力及细胞黏附力等益生性,为开发良好益生特性的乳酸菌生物制剂提供了理论参考。

影响禽致病性大肠杆菌信号分子AI-2产生的因素分析

【目的】探讨禽致病性大肠杆菌(Avian Pathogenic Escherichia coli,APEC)在不同生长时期和不同培养条件下,信号分子AI-2(Autoinducer-2,AI-2)的合成与luxS和pfs的转录水平之间的关系。【方法】利用哈维弧菌BB170(vibrio harveyi BB170)检测不同生长时期和不同培养条件下APEC的AI-2活性。同时利用Real-time PCR检测APEC不同生长时期和不同培养条件下luxS和pfs的转录水平。【结果】APEC在不同生长时期的AI-2活性与luxS的转录水平保持一致。培养基中加入葡萄糖,麦芽糖和NaCl后,AI-2活性和luxS转录水平都上调,加入蔗糖后则都下调,两者保持一致性。AI-2活性与pfs的转录水平则并不一致。【结论】APEC的AI-2产生水平与luxS的转录水平有高度的相关性,而与pfs的转录水平没有显著相关性;葡萄糖、麦芽糖和NaCl,促进AI-2的合成。

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。