细菌的群体感应及其信号分子

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1、第11卷第1期华南热带农业大学学报2005年3月!"#$%!&"$!’()*&+,(-.()/0102&+)&2!3*.2/4(-/*(521+,+6*21),/)*3"#$$788%温晓芳!"#黄俊生!"#W!"中国热带农业科学院环境与植物保护研究所海南儋州#$"$%$&’中国热带农业科学院热带作物生物技术国家重点实验室海口#$""(")摘要主要阐述细菌群体感应的类型*信号分子作用以及应用前景&关键词群体感应自身诱导物信号分子细菌中图分类号X>7>D!XT%R细菌利用信号分子!或称为自身诱导物"#&’()使用修饰的寡肽作为沟通用语!第三类是兼具了*+,&-.$/!01/

2、#作为相互交流的$语言%&它们在繁上述两种群体感应系统的部分特征!是一种杂合殖过程中不断分泌信号分子到胞外!并检测其浓型$多语言%的群体感应&度从而感知群体密度的变化!当其密度达到某个阈值时!就会启动某些基因的表达!这个过程称为!细菌群体感应的类型群体感应’2&($&3)/.+/*+4(5!678"细菌的群体的#$%&%’()*%’(+信号感应&群体感应使单细胞!D!!的细菌能模仿多细胞生物体!进行一些它们作为!>=7年!E+4.F$.-G’和H*IJ.$3#+发现+,单细胞个体所做不到的行为&&"’()*$"群体感应的调控机制需要两种组分的参群体感应过程的发现源于费氏弧

3、菌9!"#$"%与)C&K1蛋白与C&KL蛋白5!%8&其中!C&K1蛋白负责&"’()*$":的生物发光现象)费氏弧菌9+,&"’()*$":可信号分子M)酰基高丝氨酸内酯’M)与某些海生动物共生!宿主利用其发出的光捕获#-NIG(3(/.$*+.I#-’(+./!0BC/#的合成!而C&KL蛋食物*躲避天敌以及寻觅配偶!而+,&"’()*$"也获白则结合0BC/并激活荧光素酶基因的转录5!%8&他得一个营养丰富的生存环境5;8们发现当ODP*/-G.$*菌体浓度上升的同时!会伴随&很多细菌的行为都属于群体感应!例如根癌土壤杆菌’-.$%#/(0*$"12着0BC/分子

4、浓度的增加!而当0BC/浓度达到微5%6=8摩尔级范围的时候!就会与C&KL蛋白结合!结合012*&/("*3’#<*质粒的转化*胡萝卜欧文氏菌’4$5"3"/(/$%0%6%$/#5>8*铜绿假单胞菌’7’*18%2%3/’复合物再去激活荧光素酶基因的启动子转录5!%8&5!?8等病原菌的毒性基因表达*致黄假单多年以来!ODP*/-G.$*的C&K1QC&KL双元件系统一/*$1."3%’/#胞菌’7,/1$*%&/("*3’#5!!8直被视为群体感应的经典5!R8*胡萝卜欧文氏菌’4,&5>!!@8至今!已发现超过@%种S)细菌之间交流方式(/$%0%6%$/#中抗生

5、素的产生调控*液化沙雷菌5!78以及粘质沙雷菌与+,&"’()*$"相同!很多的生理过程都是采用这种’9*$$:0"/;"<1*&/("*3’#的游动5!;8等&细菌的群体感应5!T8’图!#&C&K1家族蛋白酶通’9,2/$(*’(*3’#色素的产生C&K1QC&KL系统模式现象非常普遍!但是!不同类群的细菌之间却存在过将酰基)酰基载体蛋白9#-NI)0UV:上的酰基侧链着差异&随着人们对细菌信号分子研究的不断深结合到H)腺苷甲硫氨酸9H0":的高半胱氨酸基团入A发现大多数的细菌可能都是靠分泌一种化学上!产生特异的酰化BHC分子5!%!!=8!这种酰化的分子来进行交流和

6、协调群体行为&根据细菌群体BHC分子再进一步内酯化变成#-NI)BHC’0BC/#&交流的化学信号分子9即自诱导剂:的种类!大体可0BC/分子可以任意地穿越细胞膜!因此它们可以以分为三大类&通常A革兰氏阴性菌以酰化高丝氨在胞外随着菌体浓度增加而累积5@!78&不同的细菌酸内酯’0BC#作为自诱导剂!而革兰氏阳性菌则产生不同的0BC/!但差异只在于其酰基侧链的长W通讯联系人。32华南热带农业大学学报第11卷度与结构!高丝氨酸内酯部分都是相同的"!"#$似&!=>;?@AB@AC/3$$DEED!!?/’转运复合物分泌到乎是#专一$的信号分子!没有其他确切的功能%&’(细胞外

7、%1F(%%当寡肽在胞外达到某一特定浓度时!双#)*+家族蛋白的功能与#)*,截然不同!其-.端组分的感应识别元件&图中"和0’就会探测到这区与!"#$分子结合!而/.端区域则参与寡聚化种信号分子%寡肽信号分子的检测系统是传感激以及启动子0-!的结合%12(酶!它识别信号分子并在自身一个保守的组氨酸残"在一些更为复杂的特殊例子中!我们还可以看到象人类条件致病菌铜基&"’上进行磷酸化!然后再将磷酸基团信号传给绿假单胞菌&!"#$%&’()*+#’利用两套群体感应系下游的反应调节蛋白&GD$HIA$DGDC)63EIG’的一个统来