細菌的群體感應及其信號分子

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1、第11卷第1期華南熱帶農(nóng)業(yè)大學學報2005年3月!"#$%!&"$!’()*&+,(-.()/0102&+)&2!3*.2/4(-/*(521+,+6*21),/)*3"#$$788%溫曉芳!"#黃俊生!"#W!"中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境與植物保護研究所海南儋州#$"$%$&’中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物生物技術國家重點實驗室?？?$""(")摘要主要闡述細菌群體感應的類型*信號分子作用以及應用前景&關鍵詞群體感應自身誘導物信號分子細菌中圖分類號X>7>D!XT%R細菌利用信號分子!或稱為自身誘導物"#&’()使用修飾的寡肽作為溝通用語!第三類是兼具了*+,&-.$/!01/

2、#作為相互交流的$語言%&它們在繁上述兩種群體感應系統(tǒng)的部分特征!是一種雜合殖過程中不斷分泌信號分子到胞外!并檢測其濃型$多語言%的群體感應&度從而感知群體密度的變化!當其密度達到某個閾值時!就會啟動某些基因的表達!這個過程稱為!細菌群體感應的類型群體感應’2&($&3)/.+/*+4(5!678"細菌的群體的#$%&%’()*%’(+信號感應&群體感應使單細胞!D!!的細菌能模仿多細胞生物體!進行一些它們作為!>=7年!E+4.F$.-G’和H*IJ.$3#+發(fā)現(xiàn)+,單細胞個體所做不到的行為&&"’()*$"群體感應的調(diào)控機制需要兩種組分的參群體感應過程的發(fā)現(xiàn)源于費氏弧

3、菌9!"#$"%與)C&K1蛋白與C&KL蛋白5!%8&其中!C&K1蛋白負責&"’()*$":的生物發(fā)光現(xiàn)象)費氏弧菌9+,&"’()*$":可信號分子M)?；呓z氨酸內(nèi)酯’M)與某些海生動物共生!宿主利用其發(fā)出的光捕獲#-NIG(3(/.$*+.I#-’(+./!0BC/#的合成!而C&KL蛋食物*躲避天敵以及尋覓配偶!而+,&"’()*$"也獲白則結合0BC/并激活熒光素酶基因的轉(zhuǎn)錄5!%8&他得一個營養(yǎng)豐富的生存環(huán)境5;8們發(fā)現(xiàn)當ODP*/-G.$*菌體濃度上升的同時!會伴隨&很多細菌的行為都屬于群體感應!例如根癌土壤桿菌’-.$%#/(0*$"12著0BC/分子

4、濃度的增加!而當0BC/濃度達到微5%6=8摩爾級范圍的時候!就會與C&KL蛋白結合!結合012*&/("*3’#<*質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化*胡蘿卜歐文氏菌’4$5"3"/(/$%0%6%$/#5>8*銅綠假單胞菌’7’*18%2%3/’復合物再去激活熒光素酶基因的啟動子轉(zhuǎn)錄5!%8&5!?8等病原菌的毒性基因表達*致黃假單多年以來!ODP*/-G.$*的C&K1QC&KL雙元件系統(tǒng)一/*$1."3%’/#胞菌’7,/1$*%&/("*3’#5!!8直被視為群體感應的經(jīng)典5!R8*胡蘿卜歐文氏菌’4,&5>!!@8至今!已發(fā)現(xiàn)超過@%種S)細菌之間交流方式(/$%0%6%$/#中抗生

5、素的產(chǎn)生調(diào)控*液化沙雷菌5!78以及粘質(zhì)沙雷菌與+,&"’()*$"相同!很多的生理過程都是采用這種’9*$$:0"/;"<1*&/("*3’#的游動5!;8等&細菌的群體感應5!T8’圖!#&C&K1家族蛋白酶通’9,2/$(*’(*3’#色素的產(chǎn)生C&K1QC&KL系統(tǒng)模式現(xiàn)象非常普遍!但是!不同類群的細菌之間卻存在過將酰基)?；d體蛋白9#-NI)0UV:上的酰基側鏈著差異&隨著人們對細菌信號分子研究的不斷深結合到H)腺苷甲硫氨酸9H0":的高半胱氨酸基團入A發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的細菌可能都是靠分泌一種化學上!產(chǎn)生特異的?；疊HC分子5!%!!=8!這種酰化的分子來進行交流和

6、協(xié)調(diào)群體行為&根據(jù)細菌群體BHC分子再進一步內(nèi)酯化變成#-NI)BHC’0BC/#&交流的化學信號分子9即自誘導劑:的種類!大體可0BC/分子可以任意地穿越細胞膜!因此它們可以以分為三大類&通常A革蘭氏陰性菌以酰化高絲氨在胞外隨著菌體濃度增加而累積5@!78&不同的細菌酸內(nèi)酯’0BC#作為自誘導劑!而革蘭氏陽性菌則產(chǎn)生不同的0BC/!但差異只在于其?；鶄孺湹拈LW通訊聯(lián)系人。32華南熱帶農(nóng)業(yè)大學學報第11卷度與結構!高絲氨酸內(nèi)酯部分都是相同的"!"#$似&!=>;?@AB@AC/3$$DEED!!?/’轉(zhuǎn)運復合物分泌到乎是#專一$的信號分子!沒有其他確切的功能%&’(細胞外

7、%1F(%%當寡肽在胞外達到某一特定濃度時!雙#)*+家族蛋白的功能與#)*,截然不同!其-.端組分的感應識別元件&圖中"和0’就會探測到這區(qū)與!"#$分子結合!而/.端區(qū)域則參與寡聚化種信號分子%寡肽信號分子的檢測系統(tǒng)是傳感激以及啟動子0-!的結合%12(酶!它識別信號分子并在自身一個保守的組氨酸殘"在一些更為復雜的特殊例子中!我們還可以看到象人類條件致病菌銅基&"’上進行磷酸化!然后再將磷酸基團信號傳給綠假單胞菌&!"#$%&’()*+#’利用兩套群體感應系下游的反應調(diào)節(jié)蛋白&GD$HIA$DGDC)63EIG’的一個統(tǒng)來