中慢生型百脉根根瘤菌群体感应系统的特性研究及对其共生结瘤的影响

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1、文献综述统已经成为G一细菌的模式系统。如图2所示，费氏弧菌中的荧光素酶由表l部分有代表性的G一细菌的群体感应TablelPartofquorumsensinginGram-negativebacteriumluxCDABE基因编码，LuxI及LuxR蛋白构成群体感应的调控蛋白，其中LuxI为自体诱导物合成酶，能合成一种酰基高丝氨酸内酯类化合物(N．(3．氧代-己酰)一高丝氨酸内酯)[16，17】。LuxR能与自体诱导物结合后被激活，对I纸ICDABE基因表达起正调节作用。细菌在低密度时，luxl基因低量表达，少量的LuxI产生低浓度的自体诱导物，产生的自体诱导物能自由通过细胞膜，从而使胞内外自

2、体诱导物的浓度相同。而luxCDABE的低量表达不足以使菌体发光。随着细菌的生长，细菌密度的增加，胞外的自体诱导物积累到极限浓度(1～lOp,g／mL)时，就能和细胞质中的LuxR蛋白充分结合。结合了自体诱导物的LuxR蛋白的DNA结合区域暴露，此时的LuxR蛋白能与I缎ICDABE基因的启动子结合，从而激活该基因的表达[18】。luxI基因的表达导致一南京表n大学Ⅲ士毕业论文中慢生型日脉根根瘤蔼群体感＆系统的特性日究＆对其共生结庙的髟响个正向反馈回路的形成，从而使I埘ICDABE基因大量表达，最终形成了生物发光现象的产生。图2n缸^gH中的LuxgLuxR型群体盛应系统Fj92LuxI／Lu

3、xRquorumsensinginm“PH在这种Luxl／LuxR类型的群体感应系统中，自体诱导物通过Luxl类蛋白合成，并与胞内的euxRY{蛋白结合，形成受体．自体诱导物复合体，当该复合体与目的基因启动子结合时，就能激活该基因的转录表达，从而引起一系列生理现象。3．2AHL分子的结构及合成AHL作为O一细菌群体感应系统的信号分子，行使着许多重要的生理功能，如表1。A}儿分子是由一个可变的酰基链(ayslsidechain)尾部与一个稳定的高丝氨酸内酯(HSL)头部相连，不同的AHL分子其酰基链的长度为4至18个碳，其第三个碳上的氢常被羟基或氧取代，另一个改变是在酰基链上存在双键，这种可变的

4、酰基链尾部决定了AHL的特异性。立体化学分析表明，3-OXO—C6一HSL的a中心是L型结构，类推其他的AHL分子也都具有相同的结构[20]。目前发现最长的酰基链是由苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti)合成的带18个碳的AHL[191。自然界中一种细菌可以产生几种不同结构的A}Ⅲs分子，而不同种的细菌也可以产生同种结构的信号分子[20】，通过这些信号分子的产生和识别机制，不同的细菌实现了互相感应交流的过程。AHL能够直接和LuxR类蛋白结合，组成的复合体激活或抑制包括￡甜臃内的目的基因的表达，这样就形成了一个正向反馈回路[21，22，23]。一般来说，L帐I和LuxR通

5、常都是相邻的分布在染色体或质粒上。到目前为止，在G一细菌中已经发现了100多种Luxl文献综述类型的自体诱导物合成酶。研究发现，劁札的合成来源于脂肪酸和氨基酸代谢[24，25，26]。通过将酰基一酰基载体蛋白(acyl．ACP)上的酰基侧链结合到S一腺苷甲硫氨酸(SAM)的高半胱氨酸基团上，产生特异的酰化HSL分子，这种酰化的HSL分子再进一步内酯化变成acyl．HSL(AHL)，如图3。由于各菌的LuxI类蛋白的相似性不高，因此通过生物信息比对，很难确认其合成的AHL的性质。另外，一个LuxI蛋白可能合成多种AHLs分子，如Yersiniapseudotuberculosis自体诱导物合成酶

6、基因YtbI能合成24种AI--ILs分子，这就更增加了LuxI蛋白研究的复杂性。图3自体诱导物的合成途径Fi93Proposedpathwayforautoinducerbiosynthesis．枷幻P口stewartii和Pseudomonasaeruginosa中的EsaI和LasI研究发现，两种自体诱导物合成酶都是乙酰基转移酶家族的成员【27，28】。在Er．Carotovora中，通过AHL合成酶ExpI的位点特异性突变，合成的AHL链的长度能够在C6和C8之间互变[291。除了LuxI类触n合成酶之外，还存在着LuxM蛋白，它仅在Vibrio中被发现，能像Lu)【I一样合成AHLs

7、[30】。在Pseudomonasluorescens中还发现了一种舭{L合成酶HdtS[31]，它不属于LuxI和LuxM家族，但能直接合成3．OH．C14：1一HSL，C10一HSL和C6．HSL，是一种溶血磷脂酸酰基转移酶，可能与磷脂和创丑的生物合成有关。3．3LuxR类调节蛋白5南京农业大学硕士毕业论文中慢生型百脉根根瘤菌群体感应系统的特性研究及对其共生结瘤的影响LuxR类蛋白是群体感应系