基于Quorum系统的分布式访问控制框架研究

从通用访问控制系统出发,提出以quorum系统来设计访问控制框架,给出了基于互斥协议的quorum分布式访问控制系统(MQ-DACS),以在保持高效率的情况下,提高访问控制决策的稳定性和安全性。进一步分析了在系统结点不可靠的环境中,系统能并行执行的访问控制容量同系统可用性之间的关系,并给出了最佳方案的选取依据。

细菌生物被膜及其防控策略研究进展

生物被膜是细菌在压力环境下形成的一种嵌在胞外聚合物基质中的多细胞三维聚集物,它的形成依赖于环境因素的变化。生物被膜结构的发展包括可逆附着、不可逆附着与早期结构发展、生物被膜成熟、细胞分散等4个主要阶段。生物被膜导致常规抗生素难以渗透,使细菌对抗生素不再敏感。生物被膜的耐药机制有外排泵、群体感应等。了解生物被膜形成机制对成功防控生物被膜至关重要,目前的预防策略侧重于阻断生物被膜的形成过程,包括阻止细菌附着在底物上,阻止生物被膜基质的合成阶段,抑制群体感应信号级联以及中断细菌之间的通信等。治疗策略主要是控制和消除形成的生物被膜,方式包括噬菌体、抗菌肽、天然药物、纳米复合材料、光动力疗法、联合用药等。生物被膜的防控策略包括但不限于以上方法,未来的研究可能集中在提高这些方法的效率、纳米材料的临床应用可行性、拓宽噬菌体宿主谱、提高抗生物被膜制剂的稳定性、联合使用多种策略、新型的防控策略等多个方面。同时,进一步深入研究生物被膜的形成机制与调控机制,将为开发新的防控策略提供理论基础。

嗜水气单胞菌AH-1 quorum sensing负调控Ⅲ型分泌系统的表达

通过构建嗜水气单胞菌AH-1 Quorum Sensing(QS)2个关键调节基因ahyI,ahyR的突变菌株,来系统分析嗜水气单胞菌AH-1Ⅲ型分泌系统基因,揭示它们由QS系统调控.在ahyI突变菌中,TTSS分泌效应因子(effector)aexT量显著提高.通过构建LacZ-TTSS基因启动子融合表达,进一步表明QS系统负调控编码TTSS组分的基因.

生物被膜初始黏附调控机制及其在食品品质控制中的应用研究进展

生物被膜态是细菌在自然界中主要的存在形式。细菌的初始黏附开启了生物被膜形成的生命周期。初始黏附是浮游态细菌在细菌元器件、胞外聚合物等因素的影响下,吸附于生物或非生物表面并开始形成生物被膜的过程。细菌的初始黏附受到多种调控系统的影响,因此,对相关调控系统进行深入研究具有重要的意义。本文对环二鸟苷酸、双组分调控系统和群体感应系统3个主要影响细菌初始黏附的调控系统进行综述,并介绍这些调控系统调控细菌初始黏附作用的机制,同时对从控制初始黏附角度保证食品品质进行总结和展望。本文可为控制细菌生物被膜危害食品品质提供理论依据,对促进食品产业发展具有一定的现实意义。

用于动态调控的响应启动子在合成生物学中的应用进展

随着代谢工程和合成生物学的兴起,作为细胞工厂的微生物在生产生物基单体、药物前体及氨基酸等物质中承担着重要的角色。与传统的化学合成以及从天然动植物中提取产品相比,细胞工厂有着巨大的优势,它在减少环境污染的同时也保护了自然资源。动态调控作为代谢工程的新兴策略,能够实现代谢流的适时分布和改向,对微生物生长、代谢及应用起到重要作用。响应启动子作为动态调控的重要元件之一,在动态调控的应用中起着重要的作用。本文从动态调控系统的发展和原理、响应启动子的结构和调控机制、响应启动子的类型和特征以及应用等方面进行综述,并对响应启动子的发展前景进行展望。

群体感应动态调控促进大肠杆菌合成红景天苷

红景天苷是一种高品质天然产物,极具应用和开发价值。目前,大肠杆菌从头合成红景天苷存在产量低和高比例中间产物酪醇残留等问题。为此,在前期获得的苯丙酮酸脱羧酶突变体ARO10F138L/D218G基础上,通过优选合成途径关键酶醇脱氢酶和尿苷二磷酸葡萄糖糖基转移酶,红景天苷产量达到(605.8±16.8) mg/L。敲除分支途径基因feaB,强化表达尿苷二磷酸葡萄糖合成关键基因pgm和galU,红景天苷产量提高95.0%,达到(1 156.3±44.2) mg/L。针对中间产物酪醇积累和发酵菌体密度低的问题,通过群体感应动态调控合成途径,降低了酪醇比例,减轻了其对底盘细胞的毒性作用,红景天苷产量提高36.3%,达到(1 484.6±21.4) mg/L,OD600值提高31.6%,达到8.18±0.23。在2 L发酵罐中,群体感应动态调控工程菌的红景天苷产量达到4.38 g/L,OD600值达到46.74,分别较对照提高48.2%和26.6%,发酵液中酪醇比例由33.7%下降至17.9%,展现了良好的生产潜力。该研究采用的群体感应动态调控策略,可有效降低中间产物积累,缓解毒性代谢物对底盘细胞的生长抑制,对其他糖苷类天然产物或高毒性化学品的生物合成具有良好的借鉴和参考意义。

基于群体感应的弧菌生物膜形成、耐药性及其控制研究进展

弧菌属是一种水生革兰氏阴性致病菌,既可引起人类食物中毒和伤口感染,还容易导致海产品腐败变质。由群体感应调控的生物被膜形成是造成弧菌产生耐药性和感染的重要原因。本文针对弧菌的群体感应、生物膜形成和耐药性产生之间的机制进行综述,概述了弧菌群体感应系统,论述了弧菌群体感应系统与其生物膜形成的相关性,从限制杀菌剂渗透、引发细菌表型适应性和耐药基因水平传递三方面重点阐述了弧菌生物膜形成对其耐药性的影响,并进一步总结了化学合成类、植物源和微生物源等群体感应抑制剂控制弧菌生物膜的研究现状,旨在为解决弧菌引起腐败和食源性疾病控制提供借鉴与参考。

一个基于多方秘密共享的代理加密转换信息传送方案

在公开的网络中采用匿名连接,使攻击者既窃听不到机密也实施不了流量分析。但现有方案中,使用重复加密和签名同一消息包的方法传送信息必然使系统效率降低;其次,使用常规公钥密码方法仍可使攻击者通过验证密钥等分析原发节点位置。而采用代理加密转换方法时,其中间节点不用解密就可把密文消息转换成后续节点可接受的密文消息,从而取得更高的隐蔽程度。因此,本文应用多方门限代理加密转换技术,提出了信息传送的新方案并分析了其安全性。

群体感应介导的溶藻行为对蓝藻水华控制的研究

水体富营养化加剧了蓝藻水华的暴发,生物方法控藻在有效应对蓝藻水华方面具有广阔的前景.在暴发蓝藻水华的水体中存在大量溶藻细菌,其溶藻能力与群体感应作用紧密联系.溶藻细菌通过群体感应调控胞外溶藻物质的分泌,从而实现对蓝藻水华的控制.通过对溶藻菌群体感应系统、蓝藻自身的群体感应及菌藻关系研究现状的综合分析,探讨溶藻细菌群体感应在蓝藻水华治理中的作用,为蓝藻水华的防控提供参考.

移动自组网的访问控制技术研究

网络资源的共享与保护是移动自组网需要解决的关键问题之一。运用Voronoi图模型和quorum系统的思想,提出了一种移动自组网的动态路径quorum系统,设计了动态路径quorum的生成算法。基于移动自组网的动态路径quorum系统,提出了基于quorum系统的移动自组网的分布式访问控制机制,详细描述了节点的身份认证、网络资源的访问控制和权限管理协议。与传统的基于单个节点自身的访问控制机制相比,该访问控制机制具有较强的抗攻击能力和较高的可靠性,能够有效地提高移动自组网的资源共享与保护水平。

一种应用门限与团体控制的组播密钥管理方案

组播密钥管理是解决组播安全性的关键技术之一,针对集中式密钥方案在组播通信中GC存储代价负荷过高的问题,提出一种新型的基于门限密码体制与团体控制策略的集中式密钥管理机制(Threshold with Quorum Control,简称TQC).对TQC进行了详细的分析设计与研究,并给出了具体应用实例.通过理论分析和模拟仿真验证,从存储代价、通信代价、计算代价和组播安全性4个方面对TQC方案进行了综合评价,并与传统的LKH组播密钥管理方案进行了综合性能的比较和分析.结果表明TQC方案在一定程度上缓解了集中式密钥管理方案的单点性能瓶颈问题,大大地减轻了GC的存储代价开销.

植物伴生细菌数量应答系统的研究进展

N 酰基高丝氨酸内酯 (AHLs)作为信号分子介导的细菌数量应答系统参与许多生物学功能的调节 ,当侵染动植物寄主组织的病原菌繁殖到一定量时 ,细菌本身产生的AHLs积累到临界浓度 ,AHLs与胞内特异受体结合 ,启动致病因子的表达。利用AHLs降解酶和AHLs类似物的特性 ,干扰和破坏病原菌的AHLs 数量应答系统 。

细菌群体感应机制与动植物病原菌的致病力

N 酰基高丝氨酸内酯 (AHLs)作为信号分子介导的细菌群体感应机制参与许多生物学功能的调节 ,当侵染动植物寄主组织的病原菌繁殖到一定量时 ,细菌本身产生的AHLs积累到临界浓度 ,AHLs与胞内特异受体结合 ,启动致病因子的表达。利用AHLs降解酶和AHLs类似物的特性 ,干扰和破坏病原菌的AHLs 群体感应机制 。

细菌群体感应淬灭酶及其应用研究进展

细菌群体感应(quorum sensing,QS)是细菌的一种密度依赖型信息交流机制。群体感应淬灭(quorum quenching,QQ)能够破坏细菌群体感应系统,阻断细菌的信息交流。本文中,笔者综述了群体感应淬灭酶——酰基高丝氨酸内酯酶(AHL内酯酶)的研究进展,总结了群体感应淬灭在植物病害防治、水产养殖、膜污染以及医学领域的应用研究,旨在为挖掘群体感应淬灭资源和群体感应淬灭的应用提供理论依据与指导。

基于食源性细菌群体淬灭的生物膜控制研究进展

食源性致病菌和特定腐败菌在不同食品表面以及食品工业环境中形成的生物膜是引起食品质量安全问题的重要来源,研究发现群体感应系统在细菌生物膜的形成过程中起着至关重要的作用。鉴于此,本文在剖析食源性细菌群体感应系统在生物膜形成中的调控作用基础上,详细阐述了食源性细菌群体淬灭在控制生物膜中的研究现状以及相应的群体淬灭机制。此外,展望了食源性细菌群体淬灭在生物膜控制中的重点研究方向,旨在丰富食品质量与安全领域基础理论,为提升食品质量、保障食品安全提供支撑。

细菌群体感应及其在病原菌防治中的应用

细菌分泌一种或多种化学信号分子,这些化学信号分子作为诱导因子感知和判断菌群密度和周围环境的变化。当菌群达到一定阈值时会启动一系列相关基因的表达以调控菌体的群体行为,细菌的这种生理行为称为群体感应。大量的研究表明,不同类型的细菌具有不同的群体感应系统。群体感应机制广泛存在于病原菌中,并与其侵染过程、毒力基因表达及致病性密切相关。利用这种群体感应机制作为靶点进行病原菌的防治是医学领域广泛关注的问题。在此就细菌群体感应及其在病原菌防治中的应用进行阐述。

凡纳滨对虾养殖体系中群体感应淬灭菌的筛选、安全性评估及发酵条件优化

从凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamai)养殖体系中筛选得到具有群体感应淬灭(Quorum quenching,QQ)活性的潜在功能菌,并对菌株进行16S rDNA鉴定、安全性评估及发酵条件优化。采用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)A136液体X-gal法进行活性菌株筛选,发现2株细菌(BDZ5和W1B)的发酵液对信号分子己酰基高丝氨酸内酯(C6-HSL)具有显著的降解作用,但经沸水浴处理后均丧失降解活性。经16S rDNA基因序列分析,菌株BDZ5和W1B分别被鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus)和科贝特氏菌属(Cobetia)。安全性评估结果显示,菌株BDZ5和W1B均无溶血性,且对多数抗生素具有敏感性,注射2株活性菌未提高凡纳滨对虾死亡率,且对凡纳滨对虾血清免疫酶活性无显著影响。单因素条件优化结果显示,在起始pH为7.0、盐度为20、0.0005%的MnCl2条件下培养48 h后,菌株BDZ5达到最大生长量;在起始pH为6.0、盐度为40、0.05%的CaCl2条件下培养48 h,菌株W1B达到最大生长量。2株菌的最适信号分子C6-HSL降解条件与其生长条件有所不同,在起始pH为7.5、盐度为30、0.0005%的MnCl2条件下培养48 h,2株活性菌对信号分子C6-HSL的降解率达到最大值。研究表明,菌株BDZ5和W1B可作为益生菌应用于水产养殖,为基于QQ角度防治对虾细菌性病害提供优良菌种。

群体感应抑制及其植物病害防控应用研究进展

许多植物病原菌致病机制依赖于病原微生物群体感应系统的调控,基于群体感应抑制的原理筛选高效的群体感应抑制剂有望成为解决植物病害防治问题的有效途径。文章介绍了群体感应抑制的研究策略,主要包括阻断群体感应信号分子的产生、促进信号分子降解及抑制信号分子与受体结合;综述了近年来主要的群体抑制剂种类及其在植物病害防治上的应用情况,指出群体感应抑制剂并不妨碍病原菌的正常生长代谢,而是抑制群体感应系统,减弱病原菌的毒力,降低其致病性。提出今后应加强群体感应抑制剂筛选和基于群体感应系统淬灭机制的植物病害防治研究,为植物病害防治提供绿色安全的防控措施。

对虾养殖体系中细菌群体感应抑制菌株的筛选及其特性初步研究

从对虾养殖环境及肠道内筛选能够抑制细菌群体感应的活性菌株,并探讨了影响菌株活性的环境因素及其对病原坎氏弧菌(Vibrio campbellii)毒力基因表达的影响。采用滤纸片法和高通量法对分离出的纯化菌株进行筛选,获得活性菌株。评估不同培养时间和盐度对活性菌株降解N-酰基高丝氨酸内酯类(AHLs)信号分子能力的影响,并检测活性菌株粗提物对坎氏弧菌毒力基因tox R和tlh m RNA表达的影响。分离得到2株活性菌株DC13和RS5,经16S r RNA基因序列分析,初步鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和巨大芽孢杆菌(B.megaterium)。AHLs信号分子对活性菌株生长无显著性影响(P>0.05)。菌株DC13培养24 h后降解AHLs信号分子能力达到最大值,菌株RS5培养12~48 h降解AHLs信号分子能力无显著变化。盐度10~30时对菌株DC13降解AHLs信号分子能力无显著性影响,但是对菌株RS5降解AHLs信号分子能力影响显著(P<0.05)。活性菌株粗提物的添加使坎氏弧菌毒力基因tox R的表达上调,而毒力基因tlh的表达下调。

微生物群体感应系统的调控机制及应用研究进展

微生物通过群体感应监控范围内菌体数量并调节其自身相关基因的启动表达,进而完成对质粒的接合转移、毒力因子的表达、抗生素的产生和稳定期的进入等一系列相关生命活动的控制,因此群体感应对细菌群体的稳定有重要作用,随着对群体感应系统研究的深入,群体感应相关基因元件及调控原理逐渐清晰,也有许多群体感应系统被应用于实践中。本文中,笔者综述了几种当今研究比较清楚且有代表性的微生物群体感应系统及其调控元件,并且介绍了利用群体感应相关元件构建基因开关实现代谢流的动态调控,以及利用致病菌的群体感应实现微生物的检测及杀灭的应用。