第章群体感应系统 图文.ppt

? 宿主侵袭和定植 ( 例 4 ：宿主致病体系中群体感应社会生物学 ) Current Biology, 24(20),2417-2422, 2014 ? 微生物通过分泌物质 来实现与相邻细胞的 合作，这些物质包括 群感分子和相应激活 的毒力因子 ? 自然系统中，这些分 泌物质可被无效突变 体利用，但是无效突 变体（数量与规模） 无法与有效菌群抗争 ? 研究表明， QS 淬灭剂 可在临床有效应用而 不影响毒力进化 群体感应 的生物效应 第章群体感应系统 _ 图文 .pptx 主要内容 群体感应的概念 群体感应的分子机制 群体感应的生物效应 群体感应的应用 群体感应的研究历史 群体感应 的定义 ? 群体感应 (quorum sensing, QS) ? 微生物间通过分泌、释放一些特定的信号分子，感知浓度变化， 监测菌群密度、调控菌群生理功能，从而适应环境条件的一种 信号交流机制，又称细胞交流或自诱导 (Auto-induce) ? 群体感应调节 ? 细菌释放自诱导物质 (Auto-inducer, AI) 的信号分子 ? 临界浓度时， AI 能启动菌体相关基因的表达，调控细菌的生 物行为（产生毒素、生物膜、抗生素、孢子、荧光等），使 其调节自身行为以适应环境变化 ? 感应现象在细菌密度达到一定阈值 后发生，这一现象也被称为细胞密 度基因表达 (cell density dependent control of gene expression) ? 群体感应调节示意图 信号分子 临界浓度 基因表达 生物行为调节 群体感应 的定义 ? QS 信号分子特点 ? 分子量小： 如酰基 - 高丝氨酸内酯 (AHL) 衍生物、寡肽等，能自由进 出细胞或通过寡肽通透酶分泌到环境 ? 种属特异性： 一种细菌调节蛋白能响应多种信息素，已建立多种革 兰氏阴性菌信息素检测系统 ? 依赖生长期和细胞密度： 对数期或稳定期在环境中积累达到较高浓 度，其所调节的基因表达量最大 ? 细菌感染调控： 许多信息素产生菌是动植物致病菌或共生菌，它在 细菌和宿主之间的相互作用中起着重要的调控作用 ? 兼具抗生素活性： Lactococcus lastis 产生的乳链球菌素 nisin ，既作为 信息调节细胞生物合成和免疫基因的表达，也拮抗其他微生物；植 物乳球菌 ( L. plantarum ) 产生的植物乳杆菌素 A 也有信息素和抗生素 的双重活性 群体感应 的定义 ? QS 信号分子分类 (1) 革兰氏阳性菌中多肽 AIP (2) 革兰氏阴性菌的 AHL/AI-1 型 (3) LuxS/AI-2 型 (4) AI-3/ 肾上腺素 / 去甲肾上腺素 群体感应 的定义 ? 1970 年， Nealson 等首次发现费式弧菌 （ Vibrio fischeri ） 的生物发光现象 ? V . fischeri 与某些海生动物共生，宿主利用其发光扑获食 物、躲避天敌，同时 V . fischeri 获得营养丰富的环境 ? 1983 年， Engebrecht 等找到了费式弧菌群体感应的相关 基因和群体模型 群体感应 的研究进展 ? 20 世纪 90 年代初， QS 研究开始 ? 大部分细菌均有两套群体感应系统 ： 一套用于种内信息 交流，一套用于种间信息交流 ? QS 调节细菌的生理功能： 如生物发光、毒素的产生、质 粒的转移、根瘤菌的结瘤、抗生素合成 ? QS 调控细菌的多种生活习性 ： 如质粒的接合转移、生物 膜形成、孢子形成、细胞分化、运动性、胞外多糖形成 ? QS 参与致病菌的毒力因子诱导、细菌与真核生物的共生、 抗生素与细菌素合成 等与人类关系密切的细菌生理特性 群体感应 的研究进展 ? 了解单细胞微生物的信息交流与行为特性关系，建立化学 信号物质和生理行为的联系， 例如： 龋齿周围生物膜形成参与的菌种，所有细菌均参与群体感应 Nature Reviews, Biotechnology 群体感应 的研究意义 ? 通过人为干扰或促进微生物群体感应而调控某种功能， 在环境科学和工程研究中意义重要 ? 群体感应可以促进胞 外聚合物 (EPS) 中胞外 DNA (eDNA) 的大量释 放，产生的 eDNA 促进 细胞间和细胞与表面 的互联，促使生