以群感效应分子为靶点的银翘散抗铜绿假单胞菌生物膜的研究

目的研究银翘散对铜绿假单胞菌群感效应分子和生物膜的影响。方法通过倍比稀释法检测银翘散对铜绿假单胞菌的最低抑菌浓度;采用CV026平板显色反应观测铜绿假单胞菌分泌群感效应信号分子;采用革兰染色法观察银翘散对生物膜形态的影响;采用实时荧光定量PCR法分析银翘散对铜绿假单胞菌群感效应基因和生物膜分散基因的表达的影响。结果银翘散对铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度是500 mg/ml;银翘散对群感效应信号分子的分泌有抑制作用;银翘散可抑制铜绿假单胞菌生物膜的形成;银翘散可下调对群感效应系统基因和铜绿假单胞菌膜分散基因的表达水平。结论银翘散通过抑制铜绿假单胞菌群感效应系统,达到抗铜绿假单胞菌生物膜作用。

细菌细胞间通讯的群感效应

自然界中的细菌大多数以生物膜的形式存在,这种存在方式增强了细菌对环境的适应性和病原菌的致病性。近年来研究表明,细菌群感效应(quorumsensing)是调控生物膜形成和其它生物学功能的机制。细菌能够分泌特定的信号分子并感应它的浓度,当信号分子浓度达到阈值时,细菌就能够引发包括致病基因在内的相关基因的表达以适应环境的变化。由于生物膜的形成是病原菌致病性和其它要求一定细胞密度才能产生功能的基础,所以细菌群感效应的发现为防止病原菌的毒害作用提供了新的思路。

生物法中细菌群感效应所需自诱导物的存在证明

细菌群感效应是一种普遍存在的微生物细胞通讯机制。应用培养显色法和萃取显色法,考察了城市污水厂活性污泥、处理模拟废水的好氧颗粒污泥及处理微污染源水的生物膜中细菌群感效应所需信号分子(自诱导物)的存在情况。结果显示,采用这两种方法在各样品中均检测到了信号分子,表明给水和废水的生物处理工艺中细菌群感效应可能普遍存在。

细菌群感效应的猝灭

细菌群感效应(quorum sensing,QS)是一种细菌种间和种内信息交流调控机制。研究证明,细菌群感效应与细菌生物膜的形成和某些人体、植物病原菌的发病机制有关,目前它已成为医学、生物工程、农业和环境工程等领域的研究热点,有望在此基础上开发出控制生物膜形成和病原菌致病性的新方法。该文介绍目前已有的细菌群感效应的抑制方法(即细菌群感猝灭,quorum quenching),主要包括降低R蛋白活性、抑制信号分子合成,以及降解信号分子等。

群感效应在金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌群体增殖中的作用

群感效应(quorum sensing,QS)是指微生物细胞通过感应细胞外信号分子的浓度从而感知菌群密度的大小,并依赖信号分子的浓度来调控基因表达的一种交流机制。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)与铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)分别是革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌中典型的食源性致病菌,二者的QS系统在不同情况下的群体增殖中表现出竞争和协同作用,与毒素分泌、耐药性及被膜形成相关。本文中,笔者分别介绍了金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的群感效应系统,并概述了群感效应在两种微生物群体增殖中的作用,由于多种微生物种间关系调控和交流机制较为复杂,对两种微生物群体增殖特性和相互作用机制有待进一步研究。

链球菌生物膜形成中的群感效应

链球菌是一群种类多样的革兰氏阳性细菌,定殖在人的表皮、粘膜及牙齿表面。许多链球菌由感受态刺激肽(competence-stimulating peptide,CSP)介导的群感效应(quorum sensing,QS)与形成遗传转化的感受态有关。近期研究表明许多细菌的CSP与细胞密度适应性反应(如感受态与生物膜的形成)直接相关。本文综述了由群感效应介导生物膜形成的链球菌,充分阐明CSP功能,从感受态的形成到其它与细胞密度有关的表型,包括对生物膜形成的影响,以便对CSP的作用有新的理解,为研发新型抗生物膜感染药物、提出有效的生物膜感染防制策略提供理论基础。

重组大肠杆菌SAHN和LuxS蛋白表达及群感效应分析

为研究大肠杆菌细胞内S-腺苷高半胱氨酸核苷酶(S-adenosylhomocysteine nucleosidase,SAHN)与S-核糖基高半胱氨酸酶(S-ribosylhomocysteinase,Lux S)的活性对菌体群感效应的影响,利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增sahn与lux S目的基因,构建p ET-28a-SAHN与p ET-28a-Lux S重组表达载体,转化大肠杆菌BL21,以IPTG诱导表达;以哈氏弧菌BB170为报告菌株,通过测定诱导前后的荧光强度检测信号分子AI-2相对量;通过96孔板生物膜实验,对构建菌株在诱导前后的生物膜生成量进行测定。结果表明:SAHN与Lux S酶蛋白在诱导后的大肠杆菌AI-2的表达量分别为诱导前的3.93、3.89倍,生物膜致密度分别为诱导前的1.8、1.6倍;大肠杆菌经诱导后,表达过量的SAHN酶蛋白对菌体的生长分裂及群感效应的影响更大。

呼吸道生物被膜菌体外生长群感效应的研究

目的:观察体外细菌群感效应对呼吸道生物被膜菌的生物膜形成和铜绿假单胞菌色素产生的影响。方法:从呼吸道感染患者痰标本中分离铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、乙型溶血性链球菌与肺炎链球菌,用改良平板法建立铜绿假单胞菌生物膜及上述混合菌的生物膜,观察两者形成生物膜的差别。用液体培养法观测混合菌对铜绿假单胞菌色素产生的影响。结果:铜绿假单胞菌单独培养需7 d可形成生物膜,与其他细菌混合培养48 h即可形成生物膜;肺炎链球菌与铜绿假单胞菌混合培养24 h可促进其绿色素的形成。结论:不同菌种之间的群感效应能改变细菌某些生物学性状。

好氧颗粒污泥形成过程中群感效应的作用研究

通过观察污泥颗粒化过程中胞外聚合物和水解氨基酸的变化情况,同时监测在好氧颗粒污泥形成过程中不同种类酰化高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)在AGS形成过程的变化规律,协同研究群感效应对胞外聚合物产生的影响,进而揭示颗粒化过程中污泥变化特征.结果表明,絮状污泥颗粒化过程中,AGS最终平均粒径约为150μm,胞外聚合物中蛋白质增幅较大且以紧密结合型胞外聚合物及Pellet层胞外聚合物增加为主.污泥胞外聚合物中芳香族类物质及酪氨酸蛋白物质的生成是AGS形成的物质基础;丙氨酸、甲硫氨酸等疏水性物质可促进AGS的生成并维持其稳定.在AGS形成过程中,群感效应整体呈现为加强趋势,其中C4-HSL呈现明显浓度下降趋势,C6-HSL,3OC6-HSL及C8-HSL与胞外聚合物,蛋白质及多糖均呈现正相关趋势,其中C6-HSL和C8-HSL与紧密结合型胞外聚合物中的蛋白质及多糖呈现极显著正相关.

抑制紫色素杆菌12472群感效应放线菌的筛选

从新疆丰富的放线菌资源中,筛选能产生抑制紫色素杆菌群感效应活性物质的放线菌。采用微量板半定量法检测放线菌发酵液抑制Chromobacterium violaceum ATCC 12472群感效应的能力。筛选出活性稳定、能抑制紫色素杆菌12472群感效应的放线菌5株,分别为TRM10325、10303′、20813、10311、11402。

金黄色葡萄球菌中的群感效应研究

金黄色葡萄球菌是一种能够引起继发性感染的典型机会致病菌,可以引起局部化脓感染,也可以引发肺炎、心内膜炎甚至败血症等全身感染。而群感效应在金黄色葡萄球菌所引起的疾病和毒素表达中都起着关键性作用。群感效应是一种细胞间的信息交流过程,它可以使得细菌之间相互传递关于外界环境和种群数量的信息,进而相应地调整基因表达,以确保自身能够最大程度地适应外界环境。介绍金黄色葡萄球菌中的群感效应系统,并对其4种基因元件——AgrBDCA及其作用进行了阐述。

穿心莲内酯对白念珠菌群感效应及相关毒力基因的影响

目的:研究穿心莲内酯(andrographolide,AG)对白念珠菌群感效应(quorum sensing,QS)及相关毒力基因的影响。方法:气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测AG干预白念珠菌不同时间后法尼醇和酪醇的含量变化;qRT-PCR检测QS调节的相关毒力基因CHK1,PBS2,HOG1的表达。结果:白念珠菌生长2 h时法尼醇和酪醇分泌量较少,AG作用后变化不明显;12 h后分泌量最高,24 h回落。不同浓度AG干预后,法尼醇含量降低,酪醇升高,呈现剂量依赖性,其中1 000 mg·L-1AG效果均最明显。qRT-PCR结果显示,1 000 mg·L-1AG在2,12,24 h时分别使CHK1下调2.375,3.330,4.043倍;PBS2下调2.010,4.210,4.760倍;HOG1变化不明显。结论:AG可抑制法尼醇的分泌及促进酪醇的分泌,下调QS相关的毒力基因CHK1,PBS2的表达。

群感效应与信号分子在污泥颗粒化过程中的作用研究进展

好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和较好的污水处理效果等优点.本文综述好氧颗粒污泥的形成过程,重点分析在污泥颗粒化过程中群感效应和细胞信号分子的作用.研究发现,群感效应和细胞信号分子在污泥颗粒化过程中发挥着重要作用,群感效应可以加快污泥胞外聚合物合成和提高微生物表面附着能力,信号分子可以促进微生物分泌胞外聚合物并影响生物膜的形成.举例说明信号分子中的c-di-GMP作为第二信使在污泥颗粒化过程中的重要作用,c-di-GMP可以将细菌从单细胞游走型转变为多细胞黏附型——生物膜状态.投加钙离子会促进能够分泌c-diGMP的菌群生长从而加快好氧颗粒污泥的形成,投加锰离子会减少好氧颗粒污泥中c-di-GMP的含量导致好氧颗粒污泥解体.最后进行前景展望,认为从群感效应和信号分子的角度去解析好氧颗粒污泥形成机理,可为确立好氧颗粒污泥形成机制奠定理论基础,对其进一步的工程化应用具有现实意义.

鱼腥草素钠对铜绿假单胞菌群感效应系统影响的研究

目的研究鱼腥草素钠(SH)对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PA)群感效应系统的影响,以期探明SH抗PA的作用机制。方法微量稀释法测定SH和阿奇霉素(AZM)对PA的最小抑菌浓度(MIC);紫外分光光度法测定SH对PA LasA蛋白酶活性和绿脓菌素生成的影响;平板法观察PA的形态;半定量PCR法和实时荧光定量PCR(q RT-PCR)法检测群感效应相关的基因lasI、rhlI、lasR、rhlR、phzM、pqsA、pslA、lasA、las B、toxA表达量的变化。结果 SH和AZM对PA的MIC分别为512μg/m L和64μg/m L;紫外分光光度法结果显示SH能够抑制LasA蛋白酶的活性和绿脓菌素的合成;SH能够显著影响PA的形态;半定量PCR和q RT-PCR结果显示在SH作用下lasI、rhlI、lasR、lasA、pslA、phz M基因表达显著发生变化。结论 SH具有抗PA群感效应属性,通过抑制PA的群感效应系统发挥抗菌作用。

甲烷古菌群感效应信号分子的检测

竹节状甲烷鬃菌(Methanosaeta harundinacea)6Ac是本实验室分离自厌氧颗粒污泥中的甲烷古菌新种。该菌具有短杆(3μm-5μm)和长链状(>200μm)两种细胞形态,且与细胞密度相关,暗示该菌可能存在群感效应调控的细胞形态变化。【目的】验证该菌存在群感效应信号分子并与细胞形态变化相关。【方法】用高丝氨酸内酯指示菌Agrobacterium tumefaciens NTL4检测菌株6Ac的培养液,并用购买的高丝氨酸内酯标准品加入短杆菌株6Ac检测形态变化。【结果】菌株6Ac的培养液中含有高丝氨酸内酯类物质。实验证明化学合成的高丝氨酸内酯N-(β-酮基)辛酰高丝氨酸内酯能够促进竹节状甲烷鬃菌的长链细胞形成。而且在马氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina mazei)、热自养甲烷杆菌(Methanothermobacter thermautotrophicus)和甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicicum)的培养液中也检测到了高丝氨酸内酯。【结论】多种甲烷古菌可以产生高丝氨酸内酯类物质,并可能以此类物质作为群感效应的信号分子。

群感效应与链霉菌次生代谢调控

群感效应是细菌协调群体行为的一种外界信号传递机制,在细菌中普遍存在,参与细胞的多种生理过程。链霉菌中也存在群感效应,在抗生素等次生代谢产物的生物合成中起重要的调控作用;从自诱导信号分子的结构到信号传递机制都存在一定多样性,其中以A-因子为代表的γ-丁酸内酯类信号分子的作用机制研究最为深入。近几年在链霉菌中发现的PI-因子、M-因子以及一些特定的代谢产物则代表几类结构较新颖的信号分子,通过群感效应机制调控次生代谢过程;链霉菌中还发现胆固醇氧化酶、甘油等分子具有信号分子特征,不排除是通过群感效应来参与抗生素生物合成调控。本文主要就参与链霉菌次生代谢调控的几类群感效应系统的研究状况进行综述,重点阐述各类群感信号分子的结构和信号传递机制的不同,并对链霉菌群感效应的研究趋势以及在抗生素高产菌遗传育种中的应用前景进行了展望。

不同培养基对放线菌TRM10325抑制群感效应活性的影响

检测不同培养基条件下,放线菌TRM10325发酵液抑制群感效应的活性,初步了解其活性稳定性,并为筛选最优发酵培养基提供实验依据。选取17种合成培养基、26种天然培养基发酵放线菌TRM10325,采用微孔板半定量法检测其对紫色素杆菌群感效应以及表皮葡萄球菌生物膜形成的抑制作用。不同配方的培养基对放线菌10325抑制群感效应活性的影响也不相同,其中Am6培养基抑制群感效应效果最佳。成分不同的培养基,明显影响微生物不同次级代谢产物的产生。同一微生物在不同培养基中发酵,其次生代谢产物的种类和含量变化很大。最终选定Am6培养基为最适发酵培养基。

酰基高丝氨酸内酯(AHLs)介导群感效应在好氧颗粒污泥中的研究进展

虽然好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)具有沉降性能好、高效脱氮除磷以及抗冲击负荷等优点,但是该技术仍然存在颗粒化进程缓慢及容易解体等技术瓶颈。因此,如何克服上述瓶颈是实现好氧颗粒污泥技术在实际污水处理推广的关键。近年来,酰基高丝氨酸内酯(Acyl Homoserine Lactone,AHL)介导的微生物群感效应(Quorum Sensing,QS)成为微生物领域的研究热点,而有研究报道采用AHLs介导的微生物群感效应对活性污泥快速颗粒化以及颗粒稳定有积极作用,具体作用途径包括投加AHLs促进活性污泥胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的分泌并影响微生物群落结构。本文首先回顾关于AHLs对污水处理过程中微生物的作用机理,讨论了不同环境因素(包括底物类型、电子受体、污泥浓度、pH值、温度)对微生物产出AHLs数量的影响,总结AHLs外源添加或引入产AHLs功能菌株的方法,进而通过AHLs调控污泥的快速颗粒化和长期稳定。最后,本文提出了AHLs介导的群感效应在好氧颗粒污泥技术上的未来研究方向。

基于细菌群感效应人工构建分子开关

对生物体内已有的或者人工组装的生物合成途径进行优化操作涉及两个重要问题:代谢途径中关键酶的活性及蛋白表达水平。对于酶表达水平的研究,传统的做法是采用强启动子控制下的靶蛋白过量表达策略。靶蛋白的过量表达通常会导致细胞内积累大量的无活性包涵体,从而严重影响细胞的生理状态和相关生物途径的有效运转。针对这一问题,设计一种分子开关来精确调控生物合成过程中关键酶的表达水平,对于研究生物合成途径的代谢节律以及促进生物合成途径高效运转都具有重要的实用价值。基于细菌群落中普遍存在群感效应的基本原理并结合酶促催化的动力学特征,首先在大肠杆菌群落中建立信号分子高丝氨酸内酯(AHL)介导的细胞–细胞交流机制,将靶基因egfp置入到启动子PluxI的控制之下。在细胞生长过程中,产生的AHL累积到一定浓度启动靶基因表达。通过在细胞生长的不同阶段启动AHL降解酶AiiA的表达控制环境中信号分子AHL的浓度水平,从而控制靶基因egfp的转录效率,最终实现对靶蛋白EGFP表达水平的精确控制。通过检测细胞的生长状态、靶基因在mRNA水平、蛋白质水平的表达情况证明人工设计的分子开关可以便捷高效地控制靶基因表达水平,具有时空调节的严谨性。该分子开关有望广泛应用于代谢工程和合成生物学等研究领域中。

铜绿假单胞菌的群感效应及大环内酯类药物的临床治疗研究进展

铜绿假单胞菌是伴有结构性肺病患者肺部感染的常见致病菌,常常导致细菌难以清除、感染慢性化,反复急性感染诱发细菌耐药性增强,使临床治疗困难。本文重点介绍铜绿假单胞菌群感效应的机制,从基础研究方面介绍大环内酯类药物在抑制铜绿假单胞菌群感效应中的作用,并从临床研究角度将大环内酯类药物对结构性肺病治疗的研究进展作一综述。