细菌群体感应效应及其应用研究进展

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1、河北农业科学，2009，13(11)：49—52JournalofHebeiAculturalSciences编辑杜晓东细菌群体感应效应及其应用研究进展江启沛，(1．中国科学院城市环境研究所，福建厦门361021；2．保定市环境保护局，河北保定071051)摘要：细菌群体感应效应，1种依赖于细菌密度的细胞间普遍存在的通讯机制，是细茵群体行为的调节机制。较全面地介绍了细菌群体感应效应的概念、种类及近年来的应用研究进展。关键词：细菌；群体感应；应用中图分类号：Q939．】文献标识码：A文章编号：1008—1631(2009)11-0049-

2、04ResearchProgressontheBacterialQuorumSensingandItsApplicationJIANGQi．peit(1．InstituteofUrbanEnvironment，ChineseAcademyofSciences，Xiamen361021，China；2．BaodingEnvironmentalProtectionBureau，Baoding071051，China)Abstract：Thebacterialquorumsensingisakindofcommunicationmechani

3、smandregulationmechanismofbacterialgroupbehavior，whichexistswidelyamongcellSanddependsonthebacterialdensity．Theconcept，classificationandresearchprogressonthebacterialquorumsensingareintroducedcomprehensively．Keywords：Bacteria；Quorumsensing；Application细菌的群体感应(quorumsensin

4、g，QS)是依赖信启动上述基因的表达，足够的荧光素酶表达后，号分子密度识别的1种细胞之间相互交流的通讯机制，V．fischeri群体表现为发出肉眼可见的荧光(图1)。可调控基因表达，是细菌细胞外信号传递过程，被认为是细菌之间的“语言”。很多细菌会低水平地合成并分泌被称为自诱导物(autoinducer)的小分子信号分子，细菌通过这些信号分子进行信息的交流。当信号分＼．写囊毛；子浓度较低时，它不足以诱导目的基因的表达。但是信《～一蔫#；交流信息』号分子的浓度会随着细菌浓度的增大而增大，当其浓度达到阈值时，就会诱导一些结构基因表达，同时也诱

5、导粤麦姿j其自身合成基因的表达，产生更多的信号分子来诱导结图1细菌群体感应效应(QS)的示意图——以G一细菌V．fischeri的Luxl／LuxR系统为例构基因和自身基因大量表达，如此形成1种正反馈机Fig．1Theschematicdiagramofbacterialquorumsensing制。这种通讯机制的存在，使得细菌可以协调基因的表Vfischeri是1种海洋发光菌，具有荧光素酶的结构基达，进而协调其群体行为，使单细胞细菌的群体行为具因(靶基因)，LuxR和L一，2种调节基因。三编码信号分子，LuxR编码调节基因，当细胞浓度

6、达到阈值时，信号分子有了某些多细胞生命体的特征。和调节蛋白luxR形成复合体，启动荧光基因靶基因的表达，表现为发出肉眼可见的荧光。另外，复合体还可以促进自身1细菌的群体感应效应基因的表达。1．1细菌群体感应效应的发现截至2006年，科学家对近百种微生物的Qs进行了约30a前，在2株海洋发光弧菌费氏弧菌(Vibrio深入研究，发现有多种与微生物Qs相关的化学信号分fischeri)和哈维氏弧菌(Vibrioharveyi)中发现了群体子，这些物质大体分为3类：(1)以N一酰基高丝氨感应效应。最典型的fischeri是研究最早的群体感应酸内

7、酯类(AHLs)及其衍生物作为信号分子，主要作效应模式菌种，QS调节其生物发光作用。fischeri用于革兰氏阴性细菌，如fischeriLuxI／LuxR的生物发胞内有5种荧光素酶的结构基因(1uxCDABE)，2种调光系统、PseudomonasaeruginosaLasI／LasR—RhlI／RhlR的节基因(1uxR和lux1)，其中，luxl编码信号分子，luxR毒性表达系统、ErwiniacarotovoraExpI／ExpR—CarI／CarR编码调节基因。当细胞浓度达到阈值时，信号分子和的毒性／抗生素表达系统等；(2)氨

8、基酸和短肽类，主LuxR形成复合体，该复合体与上述基因的启动子结合，要作用于革兰氏阳性细菌，如Streptococcuspneumoniae收稿日期：20094)9—17ComD／ComE的感受态系统，Ba