細菌中群體感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

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1、萬方數(shù)據(jù)44卷l期2004年2月微生物學報Ac加肘扣刪^婦垤把n＆n婦Vol44N0lFebllIa呵2()04細菌中群體感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)周黻“2劉小錦1朱晨光1孫明1*喻子牛(。華中農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)微十物學國家重點宴騎室武漢43(m0)(2長江大學荊州434025)摘要：細菌根據(jù)特定信號分子的濃度可以監(jiān)i911I周嗣環(huán)境中自身或其它細菌的數(shù)量變化，當信號達到定的濃度閩值時，能啟動茵體中相關(guān)基因的表達米適應(yīng)環(huán)境中的變化，這一調(diào)摔系統(tǒng)被稱為細茼的群體感麻硝市系統(tǒng)(0uo．㈣一scns，ng系統(tǒng))。本文系統(tǒng)介紹了細曲感知種內(nèi)與種問數(shù)量的群體感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，jf：闡述了植物針

2、對病原菌這一信號系統(tǒng)的抗病策略。關(guān)鍵詞：細菌，群體感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，?；呓z氨酸環(huán)出醋，寡肽，吱哺酰硼酸■酯中圖分類號：093文獻標識碼：A文章編號：000l一62I)9f2004)O】．叭22—05細胞與細胞之間信息交流一般被認為只盤多細胞牛物中發(fā)生，而細菌往往被純粹地看作單細胞生物。在20世紀60年代一種海洋費氏弧菌(w6r如加以帆)的發(fā)光現(xiàn)象引起r科學家的興趣，Nealson等“在1970年首次報道了浚菌菌體密度與生物發(fā)光呈正相關(guān)，該發(fā)光現(xiàn)象受細菌奉身的群體感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(Quomm．seⅢmgsy冉tem，簡稱Qs系統(tǒng))所控制?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)許多細菌利用該系統(tǒng)調(diào)控

3、體內(nèi)特定的功能，如根瘤苗與植物共牛”!、藍細菌巾_芹形胞的分化”J、芽胞桿葡rI-感受態(tài)與芽胞的形成4、根癌農(nóng)桿茼-111I質(zhì)粒融合轉(zhuǎn)移”1、病原細菌胞外酶與毒素產(chǎn)生”1、生物膜(B-06jm)形成”1、菌體發(fā)光”、色素產(chǎn)生?、抗牛索形成川、細菌運動等多種功能都受到細菌群體感應(yīng)信號系統(tǒng)所調(diào)節(jié)。我們可以針對細菌os系統(tǒng)對細菌的某些功能進行干擾或促進，從而達到有益于人類的目的。率文將對細菌的Qs系統(tǒng)進行簡要慨述。1細菌Os系統(tǒng)細菌收據(jù)特定信號分子的濃度可以臨測周圍環(huán)境中自身或其它細菌的數(shù)量變化，當信號達到一定的濃度閾值時．能啟動菌體中相關(guān)基因的表達來適應(yīng)環(huán)境中的變

4、化，這～調(diào)控系統(tǒng)被稱為細菌的群體感應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)?1(圖1)。該系統(tǒng)首先由酶催化臺成信號分子，信號分子經(jīng)擴散或轉(zhuǎn)運系統(tǒng)到達胞外，當累計到一定濃度后，能被位于膜上的感應(yīng)系統(tǒng)識別，進而引起受體蛋白的構(gòu)象或基團變化，最終激活靶墓凼的表達，該袁迭產(chǎn)物能使細菌適直外界環(huán)境各種變化。例如撤癌農(nóng)桿菌(A即小∽frn“mfMm出如m)、胡蘿h軟腐歐殳氏菌(E刑。砌c㈣觚”m)等㈣植物病原菌，至少要在營養(yǎng)缺乏的土壤和防御嚴密營養(yǎng)豐富的寄主兩種復(fù)雜生境葉l交替生活。當病原菌侵染寄主時，必需達到定的基數(shù)才能侵染成功，因為此時的信號分子濃度才能啟動侵染寄主起關(guān)鍵作用基斟的表達，否則其侵染

5、不能成功；另外枯草芽胞桿葡(矗吖rffz“s砌如)也利用(：)s系統(tǒng)對自身發(fā)育進行調(diào)控，當茼體密度高時．信號分子濃度相應(yīng)增高啟動了芽胞形成某罔的表達1、圈1細菌中群體砬應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)腿1qⅢ??“g”bact㈣a不同菌體0s系統(tǒng)利用不同的信號分子來調(diào)控基因的表達。革蘭氏陰性(G)細菌一般利用?；叽炻人岘h(huán)內(nèi)酯婁物質(zhì)(Acvlh岫usenne1艚tone，簡稱AHI)，革蘭氏陽性(G‘)細菌利用寡肽糞(Aut。，nducmgp。ptidc．簡稱AIP)信號感知自身種群數(shù)量；另外還有一類信號分子是呋喃酰硼酸二酯(nlranosylborHtedlester，即A1．2

6、型信號分子)，在c一與c細懶，扣均存在．它可感知其它種問瓤菌數(shù)量米堿拄自身行為，基金項目：國家“863¨_劃”(2呻lAA214011)；國家自然科學鞋伍(3訂270053)；教育部重點資助項目。通訊作者。Tel：R6—27．87283455；F毗：86．27．87280670；E?i1m98sun@ⅡIalJh札ed¨rn作者簡介：周齡(1972一)男，長汀^學講師．華中農(nóng)業(yè)大學在職博士，E一·【：y-y，zhzh@帥hu“加收稿日期：2003，05—2I。修回日期：2003．1104萬方數(shù)據(jù)l期周懿等：細菌·}r群體感血調(diào)節(jié)系統(tǒng)2細菌感知種內(nèi)數(shù)量的Qs系統(tǒng)

7、2．1革蘭氏陰性細菌中感知種內(nèi)數(shù)量的QS系統(tǒng)c中的Qs系統(tǒng)主要由AHL類信號分子及其受體蛋白組成。AHI，分子的典型特征是含有高絲氨酸內(nèi)酯環(huán)和一個酰胺鏈，高絲氨酸內(nèi)酯環(huán)是這類化臺物共有的特性．酰胺鏈中的碳原子數(shù)(從4到18個．多為偶數(shù)，奇數(shù)中只有7)和第3位E取代基(氫、羥基、羰基)決定了該類信號分子對細菌的小同啕控功能?。AHL信號分子可自由穿透細胞壁與膜并在環(huán)境中累}r，當達到定濃度閑值時，能與相應(yīng)受體蛋白的氨基端結(jié)臺，形成特定的構(gòu)象．使羧基端能與靶DNA序列相結(jié)臺，從而調(diào)控某釁功能基因的表達。同時，AHL分子與受體蛋白的復(fù)臺體也對AHL分子及受體蛋白本身

8、的產(chǎn)生具有_豆饋蒯節(jié)效應(yīng)。冉；不同的c