变形链球菌LuxS蛋白与LuxS/AI-2群体感应系统的研究进展

口腔环境是一个多菌群共存的环境,变形链球菌是口腔主要致龋菌之一。群体感应使细菌能够感受自身和其他细菌的变化,适应环境,协调菌群之间的生存,已经成为新的药物干扰靶点。与变形链球菌群体感应密切相关的主要是LuxS蛋白和信号分子AI-2,本文从LuxS蛋白的基因、结构、作用机制和功能到LuxS/AI-2群体感应系统的作用作一综述。

大肠杆菌密度感应缺陷株中LuxS的表达及其对生物膜形成的影响

目的：研究在大肠杆菌密度感应缺陷株中表达LuxS蛋白对于生物膜形成相关基因的影响。方法：在大肠杆菌密度感应缺陷株MDA12中表达LuxS蛋白，继而通过Real-time PCR检测菌株间生物膜形成相关基因的表达差异。结果：野生株中生物膜形成相关基因motA、motB表达量约为MDA12的2～5倍，而表达了LuxS蛋白的MDA12中该基因的表达量则为6-8倍，且差异具有统计学意义。结论：大肠杆菌密度感应缺陷株内表达LuxS，可以恢复其密度感应系统继而恢复生物膜形成相关基因的表达。

响应面法优化信号分子AI-2合成蛋白LuxS表达条件

群体感应是一种由自诱导物(autoinducers,AIs)介导的、细菌密度依赖的基因表达调控方式,已经被证实参与细菌多种生理功能的调控.信号分子AI-2介导的LuxS/AI-2型群体感应系统广泛存在于革兰氏阳性和阴性细菌,并备受关注.AI-2的合成依赖于S-核糖同型半胱氨酸酶(LuxS)的催化作用,而LuxS蛋白则是由luxS基因经过转录、翻译得到的.为了探索LuxS蛋白在表达菌株Escherichia coli BL21(DE3)中的最佳表达条件,从而获得较高产量且具有一定的生物活性的LuxS蛋白.首先对LuxS蛋白结构进行预测,确定E.coli BL21(DE3)作为表达菌株.其次,在单因素优化的基础上,进一步通过响应面法优化LuxS蛋白的表达条件.在菌液浓度OD 600为0.5、诱导温度为37℃、IPTG浓度为0.5 mmol/L、诱导时间为31 h条件下,获得LuxS蛋白的最高表达量.研究成功优化了LuxS蛋白在E.coli BL21(DE3)中的诱导表达条件,获得了具有生物活性的LuxS蛋白,并在后续的研究中成功合成了具有生物活性的信号分子AI-2,为体外合成AI-2奠定了基础.

迟缓爱德华菌luxS基因在不同生长时期表达水平的差异

【目的】探索迟缓爱德华菌Lux S/AI-2型密度感应系统关键基因lux S的分布及在不同生长时期的表达特征和生物功能。【方法】克隆迟缓爱德华菌lux S基因,利用生物信息学工具和网络数据库分析该基因序列的特征及编码蛋白的基本特征和保守结构;原核表达Lux S蛋白,纯化后制备抗Lux S的抗体,运用Western-blot技术分析Lux S在不同毒力、不同来源迟缓爱德华菌中的分布情况及在不同生长时期的表达水平;利用抗体中和方法,分析抗Lux S抗体对迟缓爱德华菌生长的影响,探索Lux S是否为信号分子AI-2的特异依赖模式。【结果】克隆到迟缓爱德华菌lux S基因,长度为516 bp,序列分析结果表明,该基因在迟缓爱德华菌属中高度保守;对多株迟缓爱德华菌Lux S蛋白的检测结果表明,该基因在该菌属中普遍存在;对不同生长时期Lux S蛋白的检测结果表明,Lux S蛋白的表达量在迟缓期较低,进入对数生长期逐渐增加,在对数生长后期最大,稳定后期逐渐减少;抗体中和生长试验结果表明,1%抗血清(效价1:40000)能延长迟缓爱德华菌生长的平台期,但对细菌生长无显著影响。【结论】Lux S/AI-2介导的密度感应系统在迟缓爱德华菌中普遍存在;关键基因lux S的序列高度保守,在不同生长时期表达量不一致,在对数生长后期达到峰值。