微生物群体感应系统
群体感应抑制剂控制微生物污染的研究进展
群体感应抑制剂控制微生物污染的研究进展近年来，微生物污染在医疗、食品、饮用水等领域成为一个备受关注的问题，同时也引起了严重的卫生和经济问题。
传统方法常使用化学药剂对微生物进行控制和消除，但随着对环境保护意识的提高，该方法的应用范围越来越受到限制。
而群体感应抑制剂的出现，为控制微生物污染提供了新思路。
本文通过综述国内外有关群体感应抑制剂控制微生物污染的研究进展，以期为相关学科的研究提供借鉴和参考。
一、群体感应抑制剂的定义和作用机制群体感应抑制剂是一类能够抑制微生物群体感应的物质。
群体感应是微生物细胞间的一种细胞信号传递系统，具有在同一群体内调节基因表达、控制生长和代谢等生理功能的作用。
而群体感应抑制剂则可以干扰这种信号传递系统的正常运作，从而抑制微生物的群体感应和生长。
群体感应抑制剂可以通过多种途径干扰微生物的群体感应系统，例如：（1）光化学物质——例如紫外线、光敏剂等；（2）植物提取物——例如咖啡因、香草酸等；（3）海洋生物——例如藻类、海绵体等；（4）化合物合成——例如多肽、二元素等。
通过上述途径干扰微生物的群体感应系统，可以达到控制微生物生长和繁殖的目的，从而实现对微生物污染的控制。
二、群体感应抑制剂在医疗领域的应用在医疗领域，微生物的感染容易导致严重的健康问题。
传统的抗生素治疗方法存在多种局限性，例如抗生素对特定微生物的敏感性、多重耐药等问题。
群体感应抑制剂作为一种新的治疗方法，可以提供一种替代性的治疗方案。
目前已有多种群体感应抑制剂被应用于医疗领域。
1、肽类群体感应抑制剂肽类群体感应抑制剂是一种与肽类抗生素相近的化合物，具有广谱的抑菌作用。
例如已有报道表明，培养基中添加巴西牛樟脑（HD-034）、庆大霉素类似物（NSTA-4）等肽类群体感应抑制剂，可以抑制病原性菌种的生长、繁殖和生产外毒素等。
2、天然产物群体感应抑制剂天然产物群体感应抑制剂是利用植物、动物等自然界的资源，通过提取和化学合成等方法获得的有效成分。
微生物生理学(王海洪)9细菌的群体感应调节PPT课件
通过药物或其他小分子抑制与信号转 导相关的蛋白活性，可以阻断信号转 导途径，从而干扰群体感应的调控。
05 群体感应的研究前景与展 望
群体感应与其他微生物的相互作用
群体感应细菌与病原菌的相互作用
群体感应细菌通过群体感应系统调节其行为，与病原菌相互作用，影响病原菌的感染和 传播。
群体感应细菌与益生菌的相互作用
群体感应的信号转导
信号转导
群体感应的信号转导是指信号分子与受体结合后，通过一系列生化反应，将信号传递至细胞内，影响细菌的生理和行 为。
信号转导途径
群体感应的信号转导途径通常涉及多个蛋白和反应，如激酶、磷酸酶、转录因子等。这些蛋白和反应共同作用，将信 号分子传递的信息转化为细菌可识别的信号，进而影响其行为。
益生菌通过与群体感应细菌的相互作用，可以调节肠道微生物群落的结构和功能，维护 肠道健康。
群体感应与环境因素的关系
要点一
温度、湿度等环境因素对群体感 应细菌的影响
环境因素可以影响群体感应细菌的生理和行为，进而影响 其在生态系统中的作用。
要点二
抗生素对群体感应的影响
抗生素的使用可以影响群体感应细菌的耐药性和致病性， 因此需要深入研究抗生素对群体感应的影响。
AI-2
又称作LuxS代谢产物，是一种由多种革兰氏阴性菌和阳性菌分泌的信号分子。AI-2通过 与 LuxP 受体结合，影响细菌的群体行为。
群体感应的受体
LuxQ
是一种膜蛋白，作为AI-1的受体，能够识别并响应AI-1信号 分子。LuxQ受体的活化可以影响细菌的群体行为。
LuxP
是一种膜蛋白，作为AI-2的受体，能够识别并响应AI-2信号 分子。LuxP受体的活化可以影响细菌的群体行为。
细菌群体感应系统及其应用课件
群体感应在细菌耐药性中的作用
群体感应在细菌耐药性中的作用
群体感应在细菌生物被膜形成中的作用
01
02
03
04
05
05
总结与展望
总结
细菌群体感应系统的基本概念
01
细菌群体感应系统的研究进展
02
细菌群体感应系统的应用领域
03
展望
未来研究方向
随着基因组学、蛋白质组学和代 谢组学等技术的发展，未来将进 一步揭示细菌群体感应系统的分 子机制，为相关应用提供更多可
菌群体感系及
• 细菌群体感应系统概述 • 细菌群体感应系统的组成 • 细菌群体感应系统的应用 • 细菌群体感应系统研究的前景与挑
战
01
细菌群体感应系统概述
群体感应的定义
群体感应 群体感应系统
群体感应的发现与历史
01
1950年代
02
1980年代
03
1990年代
04
2000年代至今
群体感应的机制
AI-1信号分子
AI-2信号分子
群体感应受体蛋白
LuxQ受体蛋白
LuxP受体蛋白
结合AI-2信号分子，影响细菌的生物 膜形成和毒力。
群体感应调控基因
lux操纵子
包含一系列受群体感应调控的基因，如luxCDABE基因编码生物发光所需的酶。
AI-2合成酶基因
如luxS基因，编码AI-2信号分子合成酶。
能性。
应用前景
随着对细菌群体感应系统认识的 深入，其在农业、工业和医疗等 领域的应用将更加广泛，有望为
人类带来更多的益处。
面临的挑战与问题
尽管细菌群体感应系统具有广泛 的应用前景，但仍面临许多挑战 和问题，如如何提高应用的效率 和安全性等，需要进一步研究和
细菌群体感应系统与应用
群体感应
毒力因子的产生：
肠球菌的主要毒力因子是溶
细胞素，由 2 个亚单位CylLL 和CylLS组成，在胞外以具有 毒性的CylLL ″和CylLS″形式 存在。研究表明，CylLS″担 任了QS系统机制中信号分子
的作用。Coburn等发现，
CylLL ″优先与靶细胞结合， 导致游离 CylLS″的积累并超 过诱导阈值，然后激活CylLS 表达，产生高水平的溶细胞
海洋红藻(Delisea pulchra)产生的卤化呋喃酮结构和AHL相似，用
该卤化呋喃酮处理V. fiscberi后，其QS系统被竞争性的抑制。另外吡
咯酮类化合物、某些取代的HSL化合物、二酮哌嗪类化合物等也能够起 到相类似的作用。在G+菌中，尽管AIP分子调控许多致病基因的表达， 但目前还没有专门针对其QS系统的防病策略。仅在金黄色葡萄球菌发现 其产生不同种类的AIP之间可以相互抑制。因此可以通过设计与病菌AIP 分子相似的物质来破坏其QS统，从而增强植物等的抗病性
种内交流：G- 的QS系统
费氏弧菌的AHL-LuxI／LuxR 型系统：
LuxI产生AHL，自由通过 细胞膜，分泌到胞外
AHL随菌体浓度上升在胞 外积累到阈值
AHL扩散入胞内与LuxR蛋 白结合，形成AI／LuxR
复 合体，并结合到 DNA上， 激活发光基因的启动子
转 录
种内交流：G- 的QS系统
谢 谢！
让我们共同进步
群体感应的抑制
1.产生可以使AHL分子灭活的AHL降解酶，使病原菌QS系统不 能启动它所调控的基因
内酯酶(AHL-1actonase) 和酰基转移酶(AHL-acylase) 目前都已经 在一些细菌中被发现。内酯酶可以水解AHL的内酯键，生成的N-酰基高 丝氨酸内酯的生物活性大大降低
群体感应系统
细菌能自发产生、释放一些特定的信号分子，并能感知其浓度变化，调节微生物的群体行为，这一调控系统称为群体感应。
细茵群体感应参与包括人类、动植物病原茵致病力在内的多种生物学功能的调节。
简介群体感应（Quorum-Sensing）：近年来的研究证明细菌之间存在信息交流，许多细菌都能合成并释放一种被称为自诱导物质(autoinducer,AI)的信号分子，胞外的AI 浓度能随细菌密度的增加而增加，达到一个临界浓度时，AI能启动菌体中相关基因的表达，调控细菌的生物行为。
如产生毒素、形成生物膜、产生抗生素、生成孢子、产生荧光等，以适应环境的变化，我们将这一现象称为群体感应调节(quorum sensing．QS)。
这一感应现象只有在细菌密度达到一定阈值后才会发生，所以也有人将这一现象称为细胞密度依赖的基因表达(cell density de- pendent control of gene expression)。
[1]自身诱导物质AI细菌可以合成一种被称为自身诱导物质( auto-inducer ．AI ) 的信号分子，细菌根据特定的信号分子的浓度可以监测周围环境中自身或其它细菌的数量变化，当信号达到一定的浓度阈值时，能启动菌体中相关基因的表达来适应环境的变化，如芽胞杆菌中感受态与芽胞形成、病原细菌胞外酶与毒素产生、生物膜形成、菌体发光、色素产生、抗生素形成等等。
根据细菌合成的信号分子和感应机制不同，QS系统基本可分为三个代表性的类型：革兰氏阴性细菌一般利用酰基高丝氨酸内酯( AHL) 类分子作为AI ，革兰氏阳性细菌—般利用寡肽类分子(Al P) 作为信号因子，另外许多革兰氏阴性和阳性细菌都可以产生一种AI - 2的信号因子，一般认为AI - 2是种间细胞交流的通用信号分子，另外最近研究发现，有些细菌利用两种甚至三种不同信号分子调节自身群体行为，这说明群体感应机制是极为复杂的。
细菌信息素的特点1，分子量小：细菌信息素都是一些小分子物质，如酰基-高丝氨酸内酯(AHL)衍生物、寡肽、伽马一丁内酯等，能自由进出细胞或通过寡肽通透酶分泌到环境中，在环境中积累。
细菌群感应系统名词解释
细菌群感应系统名词解释细菌群感应系统（bacterial quorum sensing system）指的是细菌通过分泌、感应和响应特定的信号分子来实现细菌之间的群体通讯和协作的一种机制。
以下是与细菌群感应系统相关的一些重要名词解释：1.信号分子（Signaling Molecules）：也称为自动感应物质（autoinducers），是由细菌分泌的低分子量化合物，用于在细菌群体中传递信息和触发特定的细胞响应。
2.信号接收器（Signaling Receptors）：指细菌细胞上的膜受体或细胞内的受体蛋白，用于感知和结合外源性信号分子，从而激活特定的信号传导路径。
3.感应子基因（Inducer Genes）：是受到细菌群感应系统的调控的基因，其表达在细菌接收到特定的信号分子后被激活或抑制。
4.强度阈值（Threshold Level）：指在细菌群体中信号分子的积累达到一定浓度，触发特定的细胞响应。
这个浓度被定义为感应子浓度阈值，用于区分单独细菌与群体感应响应之间的差异。
5.协同行为（Cooperative Behavior）：指在细菌群感应系统的调控下，细菌群体内的个体之间通过相互协作和协调来实现集体行为，如生物膜形成、生物降解、生物攻击等。
6.信号瓶颈（Signal Quenching）：指细菌内生产的酶或其他分子机制，用于降解或破坏外源性信号分子，从而调控群体通讯的频率和强度。
细菌群感应系统在细菌生物学中具有重要的意义，它们在维持细菌种群动态平衡、环境适应和感染病原性方面发挥着重要作用。
对细菌群感应系统的研究有助于理解细菌社会行为以及开发新型抗菌治疗方法。
细菌群体感应在微生物生态系统中的作用研究
细菌群体感应在微生物生态系统中的作用研究细菌群体感应是一种自协调的细菌行为，细菌通过分泌信号分子来与它们周围的同种细菌进行通信，并协同地做出响应。
这种协作行为有助于建立细菌社区，并有助于它们在复杂的微生物生态系统中生存和繁殖。
本文将讨论细菌群体感应在微生物生态系统中的作用，并探讨该领域目前的研究进展。
1. 细菌群体感应的基本原理细菌群体感应是一种通过细菌间分泌的信号分子进行交流的行为，这些分子可以传递不同的信息，例如细胞密度、群体方向、环境变化等。
在感应过程中，当一定数量的信号分子被积累到足够数量时，细菌将协调做出共同的行为。
例如，一些细菌会通过群体感应来形成生物膜，从而形成细菌社区，或者来协同合成一些生物活性物质，如光合色素、激素、抗生素等。
这些共同的行为有助于细菌在微生物生态系统中生存和繁殖。
2. 细菌群体感应在微生物生态系统中的作用细菌群体感应在微生物生态系统中起着至关重要的作用。
首先，它有助于细菌建立稳定的细菌社区，并与其他细菌、微生物甚至宿主紧密相连。
这些细菌社区有时会形成生物膜，从而能够更好地抵御环境压力。
其次，它有助于细菌在微生物生态系统中发挥“分工协作”的作用，不同种类的细菌能够通过群体感应来分布不同的环境和角色，以最大化资源利用率并优化生态系统。
另外，细菌群体感应还发挥着各种生态学角色。
例如，在土壤微生物系统中，细菌群体感应可以促进植物生长和根际土壤释放养分。
一些细菌群体感应所产生的代谢产物还被发现对宿主免疫反应和免疫功能具有重要意义。
此外，细菌群体感应还被认为是生态系统中细菌和其他生物之间相互作用的重要媒介，它能够帮助生物维持相互联系并参与生态系统的稳定性。
3. 细菌群体感应的研究进展目前，细菌群体感应的研究进展日新月异。
这是因为细菌群体感应在医学、环境保护、农业等领域都有重要应用价值。
例如，在医学中，对细菌群体感应的深入研究能够有助于探索新型抗生素的生产和应用；环境保护中，它可以帮助减少有毒物质的生产和释放，改善微生物生态环境；在农业中，它能够协助控制农业害虫和植物病害。
微生物群体感应系统
（3）阻断信号分子的合成
acyl-ACP 和SAM的类似物可以有效抑制 AHL的合成
三、防治生物污染
• 生物污染指细菌在有水的管道或界面，生长形成生物被膜 后，污染或腐蚀这些装置。
群体感应 (quorum sensing, QS)
群体感应系统
自诱导分子 （autoinduc
er, AI）
概念
第一节 群体感应的分子机制
群体感应
种内QS系统 种间QS系统
G-菌QS系统 G+菌QS系统
一、G-菌QS系统—LuxI-AHL型QS系统
细胞达到一定密度，信号分子接近浓度阈值 信号分子通过细胞膜的方式：自由扩散
• AIP通过细胞膜的方式： ABC 转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系统
金黄色葡萄球菌的群体感应系统
三、种间QS系统—AI-2介导的通信
• 信号分子 ：AI-2 (呋喃酰硼酸二酯类化合物) • 此类信号分子在G+菌和 G-菌中均可存在； • 费氏弧菌的AI-2受体是周质结合蛋白LuxP • AI-2的产生依赖于一种LuxS蛋白质 • 细菌识别AI- 2 分子的方式与革兰氏阳性菌中双组分识别
群体感应对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控
突变体所形成的生物膜比较薄，并且对生物灭菌剂十二烷 基磺酸钠(SDS)的抵抗作用显著降低
四、细菌群集运动
• 群集运动是指细菌以群体方式在培养基表面由接 种点向周围进行的依赖鞭毛的迁移运动。
• QS通过调控鞭毛操纵子flhdc而调节细胞群集运动 • 细胞群集决定了FIHDC蛋白的活化，是全面调节
第章群体感应系统_图文
孢子形成 不同种属竞争
细菌运动
群体感应的生物效应
生物发光（例1：海洋细菌用光引诱浮游动物和鱼）
细菌发光吸引浮游生物（摄食细菌但不能消化细菌），继续在 浮游动物肠道内发光，透露了浮游动物的存在
夜行鱼容易检测到发光浮游动物并吃掉它们，发光细菌继续存 活在鱼肠道
浮游动物被细菌光辉吸引并食用发光物质与它们的生存本能矛 盾，增加了被鱼攻击与吞食的机会，调节细菌生物发光的群体 感应现象能解释这项发现
研究者测定了群体感应系统调节基因的编码特征和细菌分离的生 态环境之间的关系，结果表明，群体感应系统在细菌进行栖息地 延伸的过程中扮演着重要角色
为理解细菌的致病性以及难根除的感染性疾病机制提供了新思路
PNAS, /cgi/doi/10.1073/pnas.1214128109 ,2012
系统组成复杂性：在V.harveryi中发现与众不同的QS系统，该 信号分子系统与G-菌相似，而信号分子的识别与G+菌相似
QS系统之间关系复杂性：多种QS系统构成复杂的调控网络，
如P.aeruginosa中含有3个QS系统
群体感应的生物效应
生物发光
生物膜形成
致病因子产生
抗生素 合成
毒力因子诱导 细菌宿主侵袭
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
微生物群体感应系统的调控机制及应用研究进展
第１７卷第３期２０１９年５月生㊀物㊀加㊀工㊀过㊀程ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ １７Ｎｏ ３Ｍａｙ２０１９ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １６７２－３６７８ ２０１９ ０３ ００２收稿日期：２０１９－０１－２１㊀修回日期：２０１９－０４－０７作者简介：周㊀朋（１９９４ ），男，江苏盐城人，硕士研究生，研究方向：食品微生物；董明盛（联系人），教授，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｄｏｎｇｍｓ＠ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；吴俊俊（联系人），副教授，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｕｊｕｎｊｕｎ１９８７＠１６３．ｃｏｍ引文格式：周朋，王喆，包美娇，等．微生物群体感应系统的调控机制及应用研究进展［Ｊ］．生物加工过程，２０１９，１７（３）：２３６－２４３．ＺＨＯＵＰｅｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｅ，ＢＡＯＭｅｉｊｉａｏ，ｅｔａｌ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＣｈｉｎＪＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇ，２０１９，１７（３）：２３６－２４３．微生物群体感应系统的调控机制及应用研究进展周㊀朋，王㊀喆，包美娇，董明盛，吴俊俊（南京农业大学食品科技学院，江苏南京２１００９５）摘㊀要：微生物通过群体感应监控范围内菌体数量并调节其自身相关基因的启动表达，进而完成对质粒的接合转移㊁毒力因子的表达㊁抗生素的产生和稳定期的进入等一系列相关生命活动的控制，因此群体感应对细菌群体的稳定有重要作用，随着对群体感应系统研究的深入，群体感应相关基因元件及调控原理逐渐清晰，也有许多群体感应系统被应用于实践中㊂本文中，笔者综述了几种当今研究比较清楚且有代表性的微生物群体感应系统及其调控元件，并且介绍了利用群体感应相关元件构建基因开关实现代谢流的动态调控，以及利用致病菌的群体感应实现微生物的检测及杀灭的应用㊂关键词：群体感应；代谢流调控；致病菌防治；食品保鲜中图分类号：Ｑ９３５㊀㊀㊀㊀文章编号：１６７２－３６７８（２０１９）０３－０２３６－０８ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍＺＨＯＵＰｅｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｅ，ＢＡＯＭｅｉｊｉａｏ，ＤＯＮＧＭｉｎｇｓｈｅｎｇ，ＷＵＪｕｎｊｕｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｒｅｇｕｌａｔｅｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｅｄｇｅｎｅｓｉｎｃｅｌｌｓｉｎｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｔｙｔｈｒｏｕｇｈｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｂｙａｃｈｉｅｖｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｓｅｒｉｅｓｏｆｒｅｌａｔｅｄｌｉｆｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｖｉｒｕｌｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ，ｔｈｅｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎｏｆｐｌａｓｍｉｄｓ，ａｎｄｔｈｅｅｎｔｒｙｏｆｓｔａｂｌｅｐｈａｓｅｓ．Ｉｔｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂａｃｔｅｒｉａｌｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｒｅｌａｔｅｄｇｅｎｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｒｅｇｒａｄｕａｌｌｙｃｌａｒｉｆｉｅｄ，ａｎｄｍａｎｙｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｒｅａｌｓｏａｐｐｌｉｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｓｅｖｅｒａｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｇｅｎｅｓｔｈａｔａｒｅｗｅｌｌ⁃ｋｎｏｗｎａｎｄｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｉｎｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｕｓｅｏｆｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｒｅｌａｔｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｇｅｎｅｓｗｉｔｃｈｅｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｅｓａｎｄｔｈｅｕｓｅｏｆｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｂａｃｔｅｒｉａᶄｓｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｔｏａｃｈｉｅｖｅｍｉｃｒｏｂｉａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｋｉｌｌｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ；ｄｙｎａｍｉｃｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｐａｔｈｏｇｅｎｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｏｏｄｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ㊀㊀微生物之间可以通过自身合成特殊的信号分子，以实现种内和种间的交流，来启动特定基因的表达，从而控制整个群落的状态，目前一般将这种现象称为群体感应（ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ，ＱＳ）㊂自体诱导物（ａｕｔｏｉｎｄｕｃｅｒ，ＡＩ）［１－２］是具有扩散性，且可以被微生物感应到的信号分子㊂ＡＩ的浓度会随着细胞密度的增加而不断提高，达到一定的浓度后，可以和胞内的受体蛋白相结合形成信号分子 受体蛋白复合体，复合体可以和ＱＳ系统启动子结合，并调节下游控制细胞群落密度的基因的表达量㊂因此，ＡＩ可以视作微生物之间交流的语言，不同种类微生物的语言不同㊂革兰氏阴性菌中的ＡＩ通常为酰基化的高丝氨酸内酯类化合物（ａｃｙｌ⁃ｈｏｍｏｓｅｒｉｎｅＬａｃｔｏｎｅ，ＡＨＬ）［３－４］㊂在革兰氏阳性菌中的ＡＩ为氨基酸和短肽类物质（ａｕｔｏｉｎｄｕｃｉｎｇｐｅｐｔｉｄｅｓ，ＡＩＰｓ）［２，５］㊂革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均可以感应由ｌｕｘＳ基因表达产生的４，５二羟基２，３戊二酮（ＡＩ２）系列的自体诱导物分子，实现革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌种间的交流［６］㊂本文中，笔者介绍了革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的代表性群体感应系统以及群体感应系统在动态学调控㊁致病菌防治以及食品防腐领域的研究现状㊂１㊀代表性的群体感应系统费氏弧菌以及铜绿假单胞菌均为革兰氏阴性菌，通过ＡＨＬ类信号分子调控群体感应；粪肠球菌以及金黄色葡萄球菌均为革兰氏阳性菌，通过ＡＩＰ类信号分子调控群体感应㊂它们的群体感应系统目前研究得比较清晰，并且非常有代表性，在发酵工程动态调节㊁致病菌防治等领域也多有应用，因此本文中，笔者选择这４株菌作为代表，简介其ＱＳ系统及相关基因调控元件㊂１ １㊀费氏弧菌的ＬｕｘＩ／Ｒ群体感应系统来自海洋的发光细菌费氏弧菌（Ｖｉｂｒｉｏｆｉｓｃｈｅｒｉ）是一种革兰氏阴性菌，通过高丝氨酸内脂介导的ＱＳ调节生物发光，并且借助这一特性和许多真核宿主建立起共生关系㊂费氏弧菌群体感应系统如图１所示㊂费氏弧菌中的ＬｕｘＩ／Ｒ群体感应系统由ｌｕｘｉｃｄａｂｅ㊁ｌｕｘｒ两个操纵子组成［２，７］㊂ｌｕｘｉ负责编码信号分子蛋白ＬｕｘＩ，参与信号分子３ｏｘｏＣ６ＨＳＬ的合成，正常情况下有痕量表达㊂ｌｕｘｒ负责编码信号分子受体蛋白ＬｕｘＲ，ＬｕｘＲ和信号分子结合后结构发生改变，可以结合到ｌｕｘｒ㊁ｌｕｘｉ基因中间的启动子区，启动下游ｌｕｘａｂ基因负责编码的荧光素酶亚基基因的表达，同时抑制ｌｕｘｒ基因的继续表达，形成负反馈㊂荧光素酶表达后催化费氏弧菌胞内的分子氧将长链的脂肪醛和还原态的黄素单核苷酸氧化为长链脂肪酸，同时释放出最大发光强度波长位于４５０ ４９０ｎｍ的蓝绿光㊂在海水中时，费氏弧菌的浓度较低，其周围的信号分子浓度也较低，因此合成荧光素酶的基因关闭，细菌不发光；当费氏弧菌附着于鱼类或乌贼等海洋生物上时，菌体密度达到一定的程度，荧光素酶基因被强力启动，细菌发出荧光㊂在费氏弧菌的宿主夏威夷短尾鱿鱼上费氏弧菌可能达到１０９ １０１０个／ｃｍ３的细胞密度，费氏弧菌利用宿主体内丰富的营养物达到相当高的群落密度，发出的荧光又会为宿主吸引到猎物或者摆脱捕食者追捕，两者借此互利共生［８］㊂图１㊀费氏弧菌群体感应系统Ｆｉｇ １㊀ＱｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆＶｉｂｒｉｏｆｉｓｃｈｅｒｉ１ ２㊀铜绿假单胞菌的ＬａｓＲｈｌ群体感应系统铜绿假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）是一种常见的病原菌，属于革兰氏阴性，通过高丝氨酸内酯介导的ＱＳ系统调控其生命活动过程［９－１０］，包括毒力因子的表达㊁生物膜的形成㊁抗生素排出泵的表达以及运动性等㊂铜绿假单胞菌群体感应系统如图２所示㊂铜绿假单胞菌的群体感应系统是费氏弧菌群体感应系统研究的延伸，铜绿假单胞菌ＱＳ系统相关元件和费氏弧菌ＬｕｘＩ／Ｒ系统有显著的同源性，但是铜绿假单胞菌的ＱＳ系统更为复杂㊂铜绿假单胞菌ＱＳ是一个复杂的层次网络［１１］，包含了Ｌａｓ和Ｒｈｌ两套ＱＳ系统，它们相互独立又相互关联㊂Ｌａｓ系统中［１２－１３］，ｌａｓｉ基因控制信号分子３ＯＣ１２ＨＳＬ（ＰＡＩ１）的形成，信号分子合成后分泌到胞外环境，当累积到一定的浓度后会和ＬａｓＲ结合并激活大量毒力因子基因表达㊂包括：ｌａｓＢ㊁ｌａｓＡ㊁ａｐｒ㊁ｔｏｘＡ和７３２㊀第３期周㊀朋等：微生物群体感应系统的调控机制及应用研究进展ｌａｓＩ自身［１４－１７］，实验证明缺失有活性的ＬａｓＲ蛋白的铜绿假单胞菌对动物无害㊂Ｒｈｌ系统中［１８－１９］，ｒｈｌ催化ＮｂｕｔｙｒｙｌＬＨＳＬ（ＰＡＩ２）的合成，该信号分子和ＲｈｌＲ结合后可以激活负责鼠李糖脂合成的ｒｈｌＡＢ基因㊁负责信号分子蛋白合成的ｒｈｌｉ基因和ｌａｓＢ基因的表达㊂Ｒｈｌ系统也负责一些毒力因子表达［２０－２２］，包括绿脓菌素㊁氰化物和几丁质等㊂这两个系统之间存在级联调控关系，Ｌａｓ系统控制转录激活蛋白ＲｈｌＲ的表达，因此Ｒｈｌ系统控制的基因需要有完整且有活性的Ｌａｓ系统才能被完全激活［２３－２４］㊂两种系统同时调节多种基因表达［１５，２２，２５－２８］，包括合成弹性蛋白酶㊁分泌蛋白㊁过氧化氢酶㊁外毒素㊁外凝集素㊁酰基高丝氨酸内酯和超氧化物歧化酶等多种毒力因子基因的表达㊂ＰＡＩⅠ会阻碍ＰＡＩⅡ和ＲｈｌｉＲ的结合，确保两套系统分别在合适的时间运行［２］㊂图２㊀铜绿假单胞菌群体感应系统Ｆｉｇ ２㊀ＱｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ１ ３㊀金黄色葡萄球菌的Ａｇｒ群体感应系统金黄色葡萄球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ）是一种非常常见的人类致病菌，属于革兰氏阳性，金黄色葡萄球菌群体感应系统如图３所示㊂它的Ａｇｒ群体感应系统的核心ａｇｒ操纵子包括一个编码的自诱导肽（ａｕｔｏｉｎｄｕｃｉｎｇｐｅｐｔｉｄｅｓ，ＡＩＰｓ）ＡｇｒＤ的基因ａｇｒＤ㊁一个负责编码加工蛋白（ＡｇｒＢ）的基因ａｇｒＢ㊁一个编码组氨酸激酶感应器（ＡｇｒＣ）的基因ａｇｒＣ和一个编码反应调节器（ＡｇｒＡ）的基因ａｇｒＡ㊂ＡｇｒＤ是一种自诱导肽，负责ＱＳ系统的调控，在正常情况下保持较低的表达量，其可以被膜蛋白ＡｇｒＢ加工，截短成只保留活性肽段的ＡＩＰ并不断分泌到胞外，胞外的ＡＩＰ浓度不断增加最终达到临界阈值后会被膜蛋白ＡｇｒＣ部分感知㊂然后ＡｇｒＣ膜蛋白会发生磷酸化，并将反应调控子ＡｇｒＡ磷酸化，磷酸化后的ＡｇｒＡＰ结合到ａｇｒＡＢＣＤ上游的启动子区域，形成正反馈，启动ａｇｒＡＢＣＤ基因和其他受Ａｇｒ调控系统控制基因的表达［３］㊂图３㊀金黄色葡萄球菌群体感应系统Ｆｉｇ ３㊀ＱｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ１ ４㊀粪肠球菌的Ｆｓｒ群体感应系统粪肠球菌的群体感应系统为Ｆｓｒ系统［２９］，如图４所示㊂核心的ｆｓｒ操纵子包含了ｆｓｒＡ㊁ｆｓｒＢ和ｆｓｒＣ３个基因，ｆｓｒＡ基因转录合成反馈调节肽ＦｓｒＡ，ｆｓｒＢ和ｆｓｒＣ一个编码加工蛋白（ＦｓｒＢ），一个编码组氨酸激酶感应器（ＦｓｒＣ），两者共同构成一个操纵子㊂ｆｓｒＢ编码的膜蛋白ＦｓｒＢ会加工Ｇｅｌａｔｉｎａｓｅｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｃｔｉｖａｔｅｓｐｈｅｒｏｍｏｎｅｓ（ＧＢＡＰ）并释放到胞外㊂ＦｓｒＣ位于细胞膜上，可以协助ＧＢＡＰ进入细胞㊂粪肠球菌从指数期到稳定期的过程中，ＧＢＡＰ不断积累，当ＧＢＡＰ浓度达到启动子检测阈值，处于ｆｓｒ操纵子下游编码白明胶酶和丝氨酸蛋白酶的ｇｅｌＥ和ｓｐｒＥ基因分别被诱导启动㊂不同于Ａｇｒ系统，Ｆｓｒ系统的启动是通过ＧＢＡＰ使ＦｓｒＡ发生磷酸化后直接和各个基因相对应的启动子相结合，启动下游基因的转录，而不涉及其他的信号分子的加工㊂相对的，当粪肠球菌数量较少，体系中的ＧＢＡＰ浓度低于一定的值时，ＦｓｒＡ会抑制ｆｓｒＢｆｓｒＣ和ｇｅｌＥｓｐｒＥ基因的表达㊂２㊀群体感应系统的应用２ １㊀利用群体感应系统调节代谢流发酵工程菌负责合成大量重组蛋白，构建人工代谢通路，如果在培养起点就启动蛋白表达会对菌８３２生㊀物㊀加㊀工㊀过㊀程㊀㊀第１７卷㊀图４㊀粪肠球菌群体感应系统Ｆｉｇ ４㊀ＱｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆＥｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓｆａｅｃａｌｉｓ体带来巨大的负担，使菌株无法达到良好的生长状态㊂菌株的不良状态会影响最终的产量［３０］㊂因此，前人通过引入各式诱导表达调控系统实现转录水平的调控，其中以受ＩＰＴＧ诱导的Ｔ７表达系统应用最为广泛㊂传统的诱导表达调控系统有许多优点，包括能通过调节诱导剂浓度调节基因表达强度㊁通过控制诱导剂添加时间控制基因表达的启动以平衡菌体的生长和产物的合成等㊂但是传统的诱导表达调控系统也有许多缺点［３１］，包括无法实现动态调控㊁对细胞状态无法及时反馈等㊂另外，诱导剂价格不菲且对细胞有一定的毒性，这阻碍了其在工业化中的推广［３２］㊂解决这一问题的方法之一就是在发酵菌株内引入动态代谢途径调控系统来控制途径基因的表达㊂已经有许多这方面的尝试［３３］㊂Ｆａｒｍｅｒｗ等［３４］通过在大肠杆菌体内构建一个乙酰磷酸的感应器调节番茄红素的合成㊂Ｄａｈｌ等［３５］在大肠杆菌中构建了一个感应有毒中间代谢产物焦磷酸法尼酯的压力反馈感应器，使终产物青蒿素前体紫穗槐二烯产量提升了２倍，且避免了ＩＰＴＧ的添加㊂Ｓｏｍａ等［３６］通过在Ｐｌｕｘ启动子中插入ｌａｃＯ操纵子构建了一个可以响应于ＩＰＴＧ浓度的杂合启动子，实现了异丙醇生物合成的动态调控㊂有研究利用枯草芽孢杆菌中存的在丙二酰辅酶Ａ调控系统设计了响应丙二酰辅酶Ａ浓度的负反馈调节系统，提高了脂肪酸的产量［３７－３８］㊂但是这些策略缺乏普适性，需要构建与产物途径相关的感应器，无法应对复杂多变的产物需求，而群体感应系统可以通过感应范围内菌浓度并启动相应基因的表达，同时具有动态调节和通用性的优点㊂Ｗｉｌｌｉａｍｓ等［３９］在酿酒酵母中构建了一个高种群密度自动触发表达的基因开关，并通过该策略提高了莽草酸途径生产的对羟基苯甲酸的产量㊂Ｇｕｐｔａ等［４０］利用Ｐａｎｔｏｅａｓｔｅｗａｒｔｉｉ菌的群体感应系统构建了一个不依赖于代谢通路的基因控制元件，可以实现靶基因的动态调节，利用该元件筛选将糖分解代谢流重新分配到异源合成途径中的最佳时间点，使肌醇的浓度提高了５ ５倍，同时使葡萄糖二酸浓度从无法检测提高到大于０ ８ｇ／Ｌ，另外还将莽草酸的浓度从不可检测提升到２００ｍｇ／Ｌ㊂Ａｎａｎｄ等［４１］也证明利用ＱＳ系统可以用来辅助胞外酶的生产，细胞只有在在很高的临界密度时胞外酶的产出才是占优势的，利用ＱＳ系统控制胞外酶产生使得发酵菌株在起始密度低，生长周期比胞外酶产生时间长时更具优势㊂基于群体感应的发酵工程动态调节结合发展迅速的合成生物学未来必将有更广泛的空间㊂目前，利用群体感应进行有害微生物的防治具有更多的可能性以及现实性㊂２ ２㊀利用群体感应系统防治有害微生物２ ２ １㊀利用群体感应防止食品腐败食品腐败是指食品在微生物作用下感官品质㊁营养品质以及卫生安全品质发生不良变化，丧失可食性的现象，每年食品腐败都导致了巨大的经济损失并且引起了严重的卫生安全问题［４２］㊂研究表明特定微生物之间的ＱＳ在食品腐败全程中均有参与，相关脂肪分解酶㊁蛋白分解酶的表达，生物膜的形成都与之相关㊂ＱＳ广泛存在于各类食品腐败过程中［４３－４５］，在牛奶㊁水果和蔬菜等各类腐败食品中均检测出了ＱＳ信号分子［４６］，牛奶和奶制品的腐败主要由假单胞菌和沙雷氏菌引起，肉制品的腐败主要由蜂窝哈夫尼亚菌和沙雷氏菌引起，鱼类和水产品的腐败主要由腐败希瓦氏菌和不动杆菌引起，果蔬的腐败主要由欧文氏菌㊁假单胞菌和肠杆菌引起，针对这些微生物的群体感应调控参与的腐败过程，研究人员希望通过抑制特定腐败微生物的群体感应解决食品腐败问题㊂对于细菌群体感应的抑制和干扰主要有以下３种途径［４７］：抑制信号分子的合成㊁促进信号分子的降解和抑制信号分子与受体蛋白的结合，这些能够抑制微生物的群体感应效应的物质称为群体感应９３２㊀第３期周㊀朋等：微生物群体感应系统的调控机制及应用研究进展抑制剂（ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｏｒ，ＱＳＩ）㊂目前ＱＳＩ依据来源可分为天然提取和人工合成这两类［４７］㊂现今常用的人工合成的ＱＳＩ，如卤代呋喃酮及其衍生物虽有较强的干扰ＱＳ信号通路的活性，但是大多具有一定的毒性，有些ＱＳＩ甚至可能诱变致癌，不适合应用于食品保鲜㊂考虑到食品安全问题，从食源性材料中提取ＱＳＩ用于食品防腐是目前比较有效的方式㊂Ｓｈｏｂｈａｒａｎｉ等［４８］针对引起牛奶腐败的假单胞菌，利用３００μｍｏｌ／Ｌ浓度的二氢呋喃酮阻断发酵牛奶中假单胞菌的信号交流，抑制了其毒力因子的产生，将货架期延长到了９ｄ㊂Ｂａｉ等［４９］研究了孜然㊁姜黄㊁苦艾㊁延胡索㊁香肉豆蔻㊁葫芦巴以及小豆蔻等香料精油对于酰化的高丝氨酸内酯介导的群体感应和生物膜形成的影响，发现在体积分数为０ ０２％时孜然精油具有最好的ＱＳ抑制效果和抗生物膜形成活性，亚抑菌浓度的孜然精油通过阻碍细胞接触㊁降低细胞代谢和胞外聚合物产生抑制了假单胞菌的生物膜形成，延迟了冷冻牛奶中嗜冷性假单胞菌ＰＳＰＦ１９引起的腐败㊂Ｃｈａｎ等［５０］从马来西亚雨林的生姜根围中分离出３株具有抑制群体感应效果的菌，分别鉴定为不动杆菌（ＧＧ２），伯克霍尔德菌（ＧＧ４）和克雷柏氏杆菌属（Ｓｅ１４）㊂ＧＧ２和Ｓｅ１４通过自身产生的内酯水解酶产生广谱的ＡＨＬ降解活力从而抑制群体感应，而ＧＧ４则通过酰基转移酶改变ＡＨＬ的结构实现群体感应的抑制㊂ＧＧ２和ＧＧ４也存在依赖于ＡＨＬ的群体感应，它们产生的ＱＳＩ对于自身的ＡＨＬ以及外源的ＡＨＬ均有抑制作用㊂实验证明３株菌能有效减弱人和植物内的病原菌毒力因子的表达，且能有效抑制土豆块茎中胡萝卜软腐欧文氏菌对于蛋白质的水解活性，延缓腐败㊂Ｔｒｕｃｈａｄｏ等［５１］基于蜂蜜具有一定的抗菌活性这一研究结果，进一步探究了２９种不同植物来源㊁不同地区的蜂蜜的群体感应抑制活性，发现测试蜂蜜在０ １ｇ／ｍＬ质量的浓度下就能够抑制ＡＨＬ的生成，其中栗子和椴科植物的蜂蜜具有不依赖于酚类的ＱＳ抑制活性，因此有望从蜂蜜中分离出安全且高效的ＱＳＩ㊂Ｖａｔｔｅｍ等［５２］发现从可食用的水果㊁香草等植物中分离出的食用植物素对人体有益并具有抗菌活性，亚抑菌浓度的食用植物素可以同时干扰ＡＨＬ活性以及抑制ＡＨＬ的合成，两种途径相结合抑制群体感应，并且食用植物素还能抑制病原菌的聚集，可用于抗菌化学疗法㊂目前ＱＳＩ在食品防腐中的应用方兴未艾，更多研究者将目光聚焦于将群体感应运用于新型医疗手段的开发㊂２ ２ ２㊀利用群体感应系统防治致病菌抗生素因其强大的抗菌能力而被广泛应用于医学医药领域，然而，抗生素的滥用也渐渐导致越来越多新型耐药性致病菌的出现㊂抗生素渐渐变得低效［５３］㊂铜绿假单胞菌极易导致免疫力低下患者的感染［５４－５５］，呼吸道囊性纤维化患者㊁外伤烧伤患者或者需要通风的创伤患者都易感染铜绿假单胞菌并引发严重后果，在治疗过程中大量使用抗生素导致耐药性铜绿假单胞菌的出现［５６］㊂根据美国疾病控制中心报告，在众多人类致病菌中，由金黄色葡萄球菌引起的感染居第二位，金黄色葡萄球菌感染已经属于世界性的卫生问题［５７］，其高度的适应性和传播性使得它更易产生耐药性突变，多耐药性金黄色葡萄球菌检出率不断增高［５８］㊂这两种菌的致病性基因的表达都受到ＱＳ系统的监管调节，研究人员尝试通过ＱＳＩ设计新型治疗方案，减少对致病菌施加的选择生存压力，减少耐药性菌株的出现㊂新加坡南洋理工大学的Ｌｉｎｇ等［５９］发现铜绿假单胞菌ＰＡＯ１可以编码一种新型的Ｓ型绿脓杆菌素ｐｙｏｃｉｎＳ５，对于７株临床分离的铜绿假单胞菌具有抗菌活性㊂Ｓａｅｉｄｉ等［６０］基于这个发现，构建了一株能检测致病性铜绿假单胞菌并通过释放ｐｙｏｃｉｎＳ５裂解杀灭致病菌的工程大肠杆菌，他们在大肠杆菌体内导入组成型表达的铜绿假单胞菌ＱＳ系统受体蛋白基因ｌａｓｒ㊁受铜绿假单胞菌ＱＳ调控表达的绿脓杆菌素基因ＰｙｏｃｉｎＳ５以及细胞溶解酶基因ＬｙｓｉｓＥ７㊂大肠杆菌感应到体系内的铜绿假单胞菌ＱＳ信号分子后会启动下游基因的表达，生成可破坏铜绿假单胞菌细胞膜而对大肠杆菌无效的ｐｙｏｃｉｎＳ５，杀死体系内的铜绿假单胞菌并将细胞溶解㊂结果显示该基因工程菌能降低生物膜的厚度，检测并杀死９９％浮游的铜绿假单胞菌㊂Ｈｗａｎｇ等［６１］针对被生物膜包被的铜绿假单胞菌，在此基础上引入了趋药性基因ＣｈｅＺ，使大肠杆菌能自发富集到铜绿假单胞菌ＡＨＬ信号分子浓度较高的区域，再利用抗菌肽ＭｃｃＳ和抗生物膜酶０４２生㊀物㊀加㊀工㊀过㊀程㊀㊀第１７卷㊀ＤＮａｓｅ１，达到同时杀灭浮游的铜绿假单胞菌和生物膜包被的铜绿假单胞菌的目的㊂Ｌｏｕｇｈｌｉｎ等［６２］研究了一种人工合成的群体感应抑制剂ｍＢＴＬ，可以抑制铜绿假单胞菌的毒力因子绿脓杆菌素和生物被膜形成㊂ｍＢＴＬ主要作用于铜绿假单胞菌的两个ＱＳ受体蛋白ＬａｓＲ和ＲｈｌＲ，具有和信号分子相似的结构，可以通过与受体蛋白的竞争结合，抑制受ＱＳ调控的相关基因的表达，８μｍｏｌ／Ｌ的浓度即可绿脓杆菌素生产，且经实验证明在体内体外均能有效㊂Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ等［６３］发现从母马初乳中提取的多聚己糖具有抑制金黄色葡萄球菌ＱＳ的功效，可以抑制金黄色葡萄球菌毒力因子的表达，同时增加了其对抗生素的敏感性㊂Ｃｏｓｇｒｉｆｆ等［３］在对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的毒力因子筛查过程中发现了一个膜内嵌的肽酶基因（ＭｒｏＱ），缺失该基因的金黄色葡萄球菌显著降低了ＡＩＰｓ的分泌，受ＱＳ调控的一系列毒力因子表达也因此变弱，这个发现为利用ＱＳ系统建立安全的金黄色葡萄球菌感染治疗方案提供了新的思路㊂４ 群体感应系统的应用与展望群体感应系统的深入研究为发酵工程动态调控㊁有害微生物防治等提供了新的思路，但是目前的研究依然存在一些不足或尚未明晰之处㊂目前群体感应的复杂多层次的调控网络还未能完全解析清楚，不同调控系统之间是否可以互相干扰也需要进一步的探究；基于群体感应的动态调控存在一定的渗漏，无法对靶基因的表达实现严谨调控，且基因表达的启动是不可逆的㊂需要对以群体感应为基础的基因元件进一步优化改造以及发现更加优秀的群体感应调节元件，努力使发酵过程更加简化，成本更加低廉，控制更加精密，向产业化方向靠拢；以ＱＳＩ为基础的食品防腐剂目前的应用局限性在于从植物中提取的含量有限，而天然合成的ＱＳＩ在食品安全性上很难得到保障，对于ＱＳＩ的探索还需要充分考虑其应用的安全性及稳定性㊂参考文献：［１］㊀ＴＯＭＡＳＺＡ．Ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｃｏｍｐｅｔｅｎｔｓｔａｔｅｉｎｐｎｅｕｍｏｃｏｃｃｕｓｂｙａｈｏｒｍｏｎｅ⁃ｌｉｋｅｃｅｌｌｐｒｏｄｕｃｔ：ａｎｅｘａｍｐｌｅｆｏｒａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｂａｃｔｅｒｉａ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９６５，２０８：１５５⁃１５９．［２］㊀ＭＥＬＩＳＳＡＢＭ，ＢＡＳＳＬＥＲＢＬ．Ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎｂａｃｔｅｒｉａ［Ｊ］．ＡｎｎｕＲｅｖＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２００１，５５（１）：１６５⁃１９９．［３］㊀ＣＯＳＧＲＩＦＦＣＪ，ＷＨＩＴＥＣＲ，ＴＥＯＨＷＰ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｂｙａｍｅｍｂｒａｎｅｅｍｂｅｄｄｅｄｐｅｐｔｉｄａｓｅ［Ｊ］．ＩｎｆｅｃｔＩｍｍｕｎ，２０１９，１０（１１）：１１⁃１９．［４］㊀ＫＡＩＰ，ＢＡＳＳＬＥＲＢＬ．Ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｉｇｎａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｓｙｓｔｅｍｓｉｎｇｒａｍｎｅｇａｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ［Ｊ］．ＮａｔＲｅｖＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１６，１４（９）：５７６⁃５８８．［５］㊀ＭＯＮＮＥＴＶ，ＧＡＲＧＡＮＲ．Ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｒｅｇｕｌａｔｏｒｓｉｎｇｒａｍｐｏｓｉｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ：ｃｈｅｒｃｈｅｚｌｅｐｅｐｔｉｄｅ［Ｊ］．ＭｏｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１５，９７（２）：１８１⁃１８４．［６］㊀ＴＨＯＭＰＳＯＮＪＡ，ＯＬＩＶＥＲＩＲＡＲＡ，ＤＪＵＫＯＶＩＣＡ，ｅｔａｌ．ＭａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｉｇｎａｌＡＩ⁃２ａｆｆｅｃｔｓｔｈｅａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｔｒｅａｔｅｄｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａ［Ｊ］．ＣｅｌｌＲｅｐ，２０１５，１０（１１）：１８６１⁃１８７１．［７］㊀ＭＩＹＡＳＨＩＲＯＴ，ＯＥＨＬＥＲＴＤ，ＲＡＹＶＡ，ｅｔａｌ．ＴｈｅｐｕｔａｔｉｖｅｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｔｒａｎｓｌｏｃａｓｅＳｙｐＫｃｏｎｎｅｃｔｓｂｉｏｆｉｌｍｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｉｔｈｑｕｏｒｕｍｓｉｇｎａｌｉｎｇｉｎＶｉｂｒｉｏｆｉｓｃｈｅｒｉ［Ｊ］．ＭｉｃｒｏｂｉｏｌＯｐｅｎ，２０１４，３（６）：８３６⁃８４８．［８］㊀ＥＮＧＥＢＲＥＣＨＴＪ，ＮＥＡＬＳＯＮＫ，ＳＩＬＶＥＲＭＡＮＭ．Ｂａｃｔｅｒｉａｌｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ｉｓｏｌａｔｉｏｎａｎｄｇｅｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎｓｆｒｏｍＶｉｂｒｉｏｆｉｓｃｈｅｒｉ［Ｊ］．Ｃｅｌｌ，１９８３，３２（３）：７７３⁃７８１．［９］㊀ＪＵＮＬＬ，ＡＴＴＩＬＡＣ，ＷＡＮＧＬ，ｅｔａｌ．ＱｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉｉｓｓｉｇｎａｌｅｄｂｙＡＩ⁃２／ＬｓｒＲ：ｅｆｆｅｃｔｓｏｎｓｍａｌｌＲＮＡａｎｄｂｉｏｆｉｌｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ［Ｊ］．ＪＢａｃｔｅｒｉｏｌ，２００７，１８９（１６）：６０１１⁃６０２０．［１０］㊀ＷＩＬＬＩＡＭＳＰ，ＣＡＭＡＲＡＭ．ＱｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｄａｐｔａｔｉｏｎｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ：ａｔａｌｅｏｆｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｉｇｎａｌｍｏｌｅｃｕｌｅｓ［Ｊ］．ＣｕｒｒＯｐｉｎＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２００９，１２（２）：１８２⁃１９１．［１１］㊀ＬＥＥＪ，ＺＨＡＮＧＬ．ＴｈｅｈｉｅｒａｒｃｈｙｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ［Ｊ］．ＰｒｏｔｅｉｎＣｅｌｌ，２０１５，６（１）：２６⁃４１．［１２］㊀ＰＥＡＲＳＯＮＪＰ，ＤＥＬＤＥＮＣＶ，ＩＧＬＥＷＳＫＩＢＨ．ＡｃｔｉｖｅｅｆｆｌｕｘａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｒｅｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｃｅｌｌ⁃ｔｏ⁃ｃｅｌｌｓｉｇｎａｌｓ［Ｊ］．ＪＢａｃｔｅｒｉｏｌ，１９９９，１８１（４）：１２０３⁃１２１３．［１３］㊀ＥＶＡＮＳＫ，ＰＡＳＳＡＤＯＲＬ，ＳＲＩＫＵＭＡＲＲ，ｅｔａｌ．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅＭｅｘＡＢ⁃ＯｐｒＭｍｕｌｔｉｄｒｕｇｅｆｆｌｕｘｓｙｓｔｅｍｏｎｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ［Ｊ］．ＪＢａｃｔｅｒｉｏｌ，１９９８，１８０（２０）：５４４３⁃５４４７．［１４］㊀ＰＡＳＳＡＤＯＲＬ，ＣＯＯＫＪＭ，ＧＡＭＢＥＬＬＯＭＪ，ｅｔａｌ．ＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｖｉｒｕｌｅｎｃｅｇｅｎｅｓｒｅｑｕｉｒｅｓｃｅｌｌ⁃ｔｏ⁃ｃｅｌｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９３，２６０：１１２７⁃１１３０．［１５］㊀ＴＯＤＥＲＤＳ，ＦＥＲＲＥＬＬＳＪ，ＮＥＺＥＺＯＮＪＬ，ｅｔａｌ．ｌａｓＡａｎｄｌａｓＢｇｅｎｅｓｏｆＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ：ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｎｄｇｅｎｅｐｒｏｄｕｃｔａｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．ＩｎｆｅｃｔＩｍｍｕｎ，１９９４，６２（４）：１３２０⁃１３２７．［１６］㊀ＴＯＤＥＲＤＳ，ＧＡＭＢＥＬＬＯＭＪ，ＩＧＬＥＷＳＫＩＢＨ．ＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａＬａｓＡ：ａｓｅｃｏｎｄｅｌａｓｔａｓｅｕｎｄｅｒｔｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｌａｓＲ［Ｊ］．ＭｏｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１０，５（８）：２００３⁃２０１０．［１７］㊀ＳＥＥＤＰＣ，ＰＡＳＳＤＯＲＬ，ＩＧＬＥＷＳＫＩＢＨ．ＡｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｌａｓＩｇｅｎｅｂｙＬａｓＲａｎｄｔｈｅＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｕｔｏｉｎｄｕｃｅｒＰＡＩ：ａｎａｕｔｏｉｎｄｕｃｔｉｏｎｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｈｉｅｒａｒｃｈｙ［Ｊ］．ＪＢａｃｔｅｒｉｏｌ，１９９５，１７７（３）：６５４⁃６５９．１４２㊀第３期周㊀朋等：微生物群体感应系统的调控机制及应用研究进展［１８］㊀ＰＥＡＲＳＯＮＪＰ，ＰＡＳＳＡＤＯＲＬ，ＩＧＬＥＷＳＫＩＢＨ，ｅｔａｌ．ＡｓｅｃｏｎｄＮ⁃ａｃｙｌｈｏｍｏｓｅｒｉｎｅｌａｃｔｏｎｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ［Ｊ］．ＰＮＡＳ，１９９５，９２（５）：１４９０⁃１４９４．［１９］㊀ＷＩＮＳＯＮＭＫ，ＣＡＭＡＲＡＭ，ＬＡＴＩＦＩＡ，ｅｔａｌ．ＭｕｌｔｉｐｌｅＮ⁃ａｃｙｌ⁃Ｌ⁃ｈｏｍｏｓｅｒｉｎｅｌａｃｔｏｎｅｓｉｇｎａｌｍｏｌｅｃｕｌｅｓｒｅｇｕｌａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｖｉｒｕｌｅｎｃｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｓａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ［Ｊ］．ＰＮＡＳ，１９９５，９２（２０）：９４２７⁃９４３１．［２０］㊀ＴＡＮＧＨＢ，ＤＩＭＡＮＧＯＥ，ＢＲＹＡＮＲ，ｅｔａｌ．ＣｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｐｅｃｉｆｉｃＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｖｉｒｕｌｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｔｏｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓｏｆｐｎｅｕｍｏｎｉａｉｎａｎｅｏｎａｔａｌｍｏｕｓｅｍｏｄｅｌｏｆｉｎｆｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｆｅｃｔＩｍｍｕｎ，１９９６，６４（１）：３７⁃４３．［２１］㊀ＯＣＨＳＮＥＲＵＡ，ＲＥＩＳＥＲＪ．Ａｕｔｏｉｎｄｕｃｅｒ⁃ｍｅｄｉａｔｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｈａｍｎｏｌｉｐｉｄｂｉｏｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓｙｎｔｈｅｓｉｓｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ［Ｊ］．ＰＮＡＳ，１９９５，９２（１４）：６４２４⁃６４２８．［２２］㊀ＬＡＴＩＦＩＡ，ＷＩＮＳＯＮＭＫ，ＦＯＧＬＩＮＯＭ，ｅｔａｌ．ＭｕｌｔｉｐｌｅｈｏｍｏｌｏｇｕｅｓｏｆＬｕｘＲａｎｄＬｕｘＩｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｖｉｒｕｌｅｎｃｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｓａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｔｈｒｏｕｇｈｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａＰＡＯ１［Ｊ］．ＭｏｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１０，１７（２）：３３３⁃３４３．［２３］㊀ＬＩＴＨＧＯＷＪＫ，ＤＡＮＩＮＯＶＥ，ＪＯＮＥＪ，ｅｔａｌ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＮ⁃ａｃｙｌｈｏｍｏｓｅｒｉｎｅ⁃ｌａｃｔｏｎｅｑｕｏｒｕｍ⁃ｓｅｎｓｉｎｇｍｏｌｅｃｕｌｅｓｍａｄｅｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｉｎｓａｎｄｂｉｏｖａｒｓｏｆＲｈｉｚｏｂｉｕｍｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｒｕｍｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｍｂｉｏｔｉｃｐｌａｓｍｉｄｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＳｏｉｌ，２００１，２３２（２）：３⁃１２．［２４］㊀ＬＡＴＩＦＩＡ，ＦＯＧＬＩＮＯＭ，ＴＡＮＡＫＡＫ，ｅｔａｌ．ＡｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｃａｓｃａｄｅｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｌｉｎｋｓｔｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌａｃｔｉｖａｔｏｒｓＬａｓＲａｎｄＲｈＩＲ（ＶｓｍＲ）ｔｏｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｏｎａｒｙｐｈａｓｅｓｉｇｍａｆａｃｔｏｒＲｐｏＳ［Ｊ］．ＭｏｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１０，２１（６）：１１３７⁃１１４６．［２５］㊀ＧＡＭＢＥＬＬＯＭＪ，ＫＡＹＥＳ，ＩＧＬＥＷＳＫＩＢＨ．ＬａｓＲｏｆＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｉｓａｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌａｃｔｉｖａｔｏｒｏｆｔｈｅａｌｋａｌｉｎｅｐｒｏｔｅａｓｅｇｅｎｅ（ａｐｒ）ａｎｄａｎｅｎｈａｎｃｅｒｏｆｅｘｏｔｏｘｉｎＡｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｆｅｃｔＩｍｍｕｎ，１９９３，６１（４）：１１８０⁃１１８４．［２６］㊀ＣＨＡＰＯＮＨＥＲＶＥＶ，ＡＫＲＩＭＭ，ＬＡＴＩＦＩＡ，ｅｔａｌ．Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｘｃｐｓｅｃｒｅｔｉｏｎｐａｔｈｗａｙｂｙｍｕｌｔｉｐｌｅｑｕｏｒｕｍ⁃ｓｅｎｓｉｎｇｍｏｄｕｌｏｎｓｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ［Ｊ］．ＭｏｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１０，２４（６）：１１６９⁃１１７８．［２７］㊀ＨＡＳＳＥＴＴＤＪ，ＭＡＪＦ，ＥＬＫＩＮＳＪＧ，ｅｔａｌ．ＱｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｃｏｎｔｒｏｌｓｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｃａｔａｌａｓｅａｎｄｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅｇｅｎｅｓａｎｄｍｅｄｉａｔｅｓｂｉｏｆｉｌｍｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｔｏｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｏｘｉｄｅ［Ｊ］．ＭｏｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１０，３４（５）：１０８２⁃１０９３．［２８］㊀ＷＩＮＺＥＲＫ，ＦＡＬＣＯＮＥＲＣ，ＧＡＲＢＥＲＮＣ，ｅｔａｌ．ＴｈｅＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｌｅｃｔｉｎｓＰＡ⁃ＩＬａｎｄＰＡ⁃ＩＩＬａｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｂｙＲｐｏＳ［Ｊ］．ＪＢａｃｔｅｒｉｏｌ，２０００，１８２（２２）：６４０１⁃６４１１．［２９］㊀ＭＣＢＲＡＹＥＲＤＮ，ＣＡＭＥＲＯＮＣＤ，ＧＡＮＴＭＡＮＢＫ，ｅｔａｌ．ＲａｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｐｏｔｅｎｔａｃｔｉｖａｔｏｒｓａｎｄｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｏｆｔｈｅＥｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓｆａｅｃａｌｉｓＦｓｒｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ［Ｊ］．ＡＣＳＣｈｅｍＢｉｏｌ，２０１８，１３（９）：２６７３⁃２６８１．［３０］㊀ＷＵＧ，ＹＡＮＱ，ＪＯＮＥＳＪＡ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔａｂｏｌｉｃｂｕｒｄｅｎ：ｃｏｒｎｅｒｓｔｏｎｅｓｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂｉｏｌｏｇｙａｎｄｍｅｔａｂｏｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＴｒｅｎｄｓＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２０１６，３４（８）：６５２⁃６６４．［３１］㊀ＡＮＤＲＥＡＳＰ，ＢＥＲＮＤＫ．Ｃｅｌｌｄｅｎｓｉｔｙｄｅｐｅｎｄｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ：ｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｖｉｒｕｌｅｎｃｅｏｆｇｒａｍｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｃｃｉ［Ｊ］．ＪＩｎｆｅｃｔＤｉｓ，２００４，８（２）：８１⁃９５．［３２］㊀ＬＥＥＴＳ，ＫＲＵＰＡＲＡ，ＺＨＡＮＧＦ，ｅｔａｌ．ＢｇｌＢｒｉｃｋｖｅｃｔｏｒｓａｎｄｄａｔａｓｈｅｅｔｓ：ａｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂｉｏｌｏｇｙｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ［Ｊ］．ＪＢｉｏｌＥｎｇ，２０１１，５（１）：１２⁃２６．［３３］㊀ＢＲＯＣＫＭＡＮＩＭ，ＰＲＡＴＨＥＲＫＬＪ．Ｄｙｎａｍｉｃｍｅｔａｂｏｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：ｎｅｗｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｃｅｌｌｆａｃｔｏｒｉｅｓ［Ｊ］．ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌＪ，２０１５，１０（９）：１３６０⁃１３６９．［３４］㊀ＦＡＲＭＥＲＷ，ＬＩＡＯＪ．ＩｍｐｒｏｖｉｎｇｌｙｃｏｐｅｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉｂｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｅｔａｂｏｌｉｃｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＮａｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２０００，１８（５）：５３３⁃５３７．［３５］㊀ＤＡＨＬＲＨ，ＺＨＡＮＧＦ，ＡｌｏｎｓｏｇｕｔｉｅｒｒｅｚＪ，ｅｔａｌ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐａｔｈｗａｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｓｔｒｅｓｓｒｅｓｐｏｎｓｅｐｒｏｍｏｔｅｒｓ［Ｊ］．ＮａｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２０１３，３１（１１）：１０３９⁃１０４６．［３６］㊀ＳＯＭＡＹ，ＨＡＮＡＩＴ．Ｓｅｌｆｉｎｄｕｃｅｄｍｅｔａｂｏｌｉｃｓｔａｔｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｂｙａｔｕｎａｂｌｅｃｅｌｌｄｅｎｓｉｔｙｓｅｎｓｏｒｆｏｒｍｉｃｒｏｂｉａｌｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭｅｔａｂＥｎｇ，２０１５，３０：７⁃１５．［３７］㊀ＰＥＮＧＸ，ＷＥＮＹＡＷ，ＬＩＮＧＹＵＬ，ｅｔａｌ．ＤｅｓｉｇｎａｎｄｋｉｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｈｙｂｒｉｄｐｒｏｍｏｔｅｒｒｅｇｕｌａｔｏｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍａｌｏｎｙｌｃｏＡｓｅｎｓｉｎｇｉｎＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ［Ｊ］．ＡＣＳＣｈｅｍＢｉｏｌ，２０１４，９（２）：４５１⁃４５８．［３８］㊀ＬＩＵＤ，ＸＩＡＯＹ，ＥＶＡＮＳＢＳ，ｅｔａｌ．ＮｅｇａｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｆａｔｔｙａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎａｍａｌｏｎｙｌｃｏＡｓｅｎｓｏｒａｃｔｕａｔｏｒ［Ｊ］．ＡＣＳＳｙｎｔｈＢｉｏｌ，２０１５，４（２）：１３２⁃１４０．［３９］㊀ＷＩＬＬＩＡＭＳＴＣ，ＡＶＥＲＥＳＣＨＮＪＨ，ＷＩＮＴＥＲＧ，ｅｔａｌ．ＱｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｌｉｎｋｅｄＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｍｅｔａｂｏｌｉｃｐａｔｈｗａｙｃｏｎｔｒｏｌｉｎＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ［Ｊ］．ＭｅｔａｂＥｎｇ，２０１５，２９：１２４⁃１３４．［４０］㊀ＧＵＰＴＡＡ，ＲＥＩＺＭＡＮＩＭ，ＲＥＩＳＣＨＣＲ，ｅｔａｌ．Ｄｙｎａｍｉｃｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｂａｃｔｅｒｉａｕｓｉｎｇａｐａｔｈｗａｙｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ［Ｊ］．ＮａｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２０１７，３５（３）：２７３⁃２７９．［４１］㊀ＡＮＡＮＤＰ，ＹＵＴ，ＬＩＮＧＣＨＯＮＧＹ．Ｏｐｔｉｍａｌｉｔｙａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｉｎｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇ（ＱＳ）ｍｅｄｉａｔｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆａｃｏｓｔｌｙｐｕｂｌｉｃｇｏｏｄｅｎｚｙｍｅ［Ｊ］．ＰＮＡＳ，２０１２，１０９（４８）：１９８１０⁃１９８１５．［４２］㊀ＧＲＡＭＬ，ＲＡＶＮＬ，ＲＡＳＣＨＭ，ｅｔａｌ．Ｆｏｏｄｓｐｏｉｌａｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｆｏｏｄｓｐｏｉｌａｇｅｂａｃｔｅｒｉａ［Ｊ］．ＪＦｏｏｄＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２００２，７８（１）：７９⁃９７．［４３］㊀ＭＡＲＴＩＮＳＭＬ，ＰＩＮＴＯＣＬＯ，ＲＯＣＨＡＲＢ，ｅｔａｌ．Ｇｅｎｅｔｉｃｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｇｒａｍｎｅｇａｔｉｖｅ，ｐｒｏｔｅｏｌｙｔｉｃ，ｐｓｙｃｈｒｏｔｒｏｐｈｉｃｂａｃｔｅｒｉａｉｓｏｌａｔｅｄｆｒｏｍｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｅｄｒａｗｍｉｌｋ［Ｊ］．ＪＦｏｏｄＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２００６，１１１（２）：１４４⁃１４８．［４４］㊀ＬＩＵＭ，ＧＲＡＹＪＭ，ＧＲＩＦＦＩＴＨＳＭＷ．ＯｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｐｒｏｔｅｏｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄＮ⁃ａｃｙｌ⁃ｈｏｍｏｓｅｒｉｎｅｌａｃｔｏｎｅｓｉｇｎａｌｓｉｎｔｈｅｓｐｏｉｌａｇｅｏｆａｅｒｏｂｉｃａｌｌｙｃｈｉｌｌｓｔｏｒｅｄｐｒｏｔｅｉｎａｃｅｏｕｓｒａｗｆｏｏｄｓ［Ｊ］．ＪＦｏｏｄＰｒｏｔｅｃｔ，２００６，６９（１１）：２７２９⁃２７３７．［４５］㊀ＢＲＵＨＮＪＢ，ＣＨＲＩＳＴＥＮＳＥＮＡＢ，ＦＬＯＤＧＡＡＲＤＬＯＤＧＡＡＲＤＬＲ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆａｃｙｌａｔｅｄｈｏｍｏｓｅｒｉｎｅｌａｃｔｏｎｅｓ（ＡＨＬｓ）ａｎｄＡＨＬｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａｉｎｍｅａｔａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｒｏｌｅｏｆＡＨＬｉｎｓｐｏｉｌａｇｅｏｆｍｅａｔ［Ｊ］．ＡｐｐｌＥｎｖｉｒｏｎＭｉｃｒｏｂ，２００４，７０（７）：２４２生㊀物㊀加㊀工㊀过㊀程㊀㊀第１７卷㊀４２９３⁃４３０２．［４６］㊀李学鹏，陈桂芳，仪淑敏，等．食品腐败中细菌群体感应现象的研究进展［Ｊ］．食品与发酵工业，２０１５，４１（８）：２４４⁃２５０．［４７］㊀郭嘉亮，陈卫民．细菌群体感应信号分子与抑制剂研究进展［Ｊ］．生命科学，２００７，１９（２）：２２４⁃２３２．［４８］㊀ＳＨＯＢＨＡＲＡＮＩＰ，ＡＧＲＡＷＡＬＲ．Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｏｆｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｓｉｇｎａｌｍｏｌｅｃｕｌｅｂｙｆｕｒａｎｏｎｅｔｏｅｎｈａｎｃｅｓｈｅｌｆｌｉｆｅｏｆｆｅｒｍｅｎｔｅｄｍｉｌｋ［Ｊ］．ＦｏｏｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，２１（１）：６１⁃６９．［４９］㊀ＢＡＩＡＪ，ＶＩＴＴＡＬＲＲ．Ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙａｎｄａｎｔｉｂｉｏｆｉｌｍａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｅｓｓｅｎｔｉａｌｏｉｌｓａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｖｉｖｏｅｆｆｉｃａｃｙｉｎｆｏｏｄｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＦｏｏｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２０１４，２８（３）：２６９⁃２９２．［５０］㊀ＣＨＡＮＫＧ，ＡＴＫＩＮＳＯＮＳ，ＭＡＴＨＥＥＫ，ｅｔａｌ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＮ⁃ａｃｙｌ⁃ｈｏｍｏｓｅｒｉｎｅｌａｃｔｏｎｅｄｅｇｒａｄｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｚｉｎｇｉｂｅｒｏｆｆｉｃｉｎａｌｅ（ｇｉｎｇｅｒ）ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ：ｃｏｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｑｕｏｒｕｍｑｕｅｎｃｈｉｎｇａｎｄｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎＡｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒａｎｄＢｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ［Ｊ］．ＢＭＣＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１１，１１（１）：５１⁃６４．［５１］㊀ＴＲＵＣＨＡＤＯＰ，ＬＯＰＥＺＧＦ，ＧＩＬＭＩ，ｅｔａｌ．Ｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙａｎｄａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｈｏｎｅｙｓａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｐｈｅｎｏｌｉｃｓ［Ｊ］．ＦｏｏｄＣｈｅｍ，２００９，１１５（４）：１３３７⁃１３４４．［５２］㊀ＶＡＴＴＥＭＤＡ，ＭＩＨＡＬＩＫＫ，ＣＲＩＸＥＬＬＳＨ，ｅｔａｌ．Ｄｉｅｔａｒｙｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｓａｓｑｕｏｒｕｍｓｅｎｓｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ［Ｊ］．Ｆｉｔｏｔｅｒａｐｉａ，２００７，７８（４）：３０２⁃３１０．［５３］㊀ＢＬＡＩＲＪＭＡ，ＷＥＢＢＥＲＭＡ，ＢＡＹＬＡＹＡＪ，ｅｔａｌ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［Ｊ］．ＮａｔＲｅｖＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２０１５，１３（１）：４２⁃５１．［５４］㊀ＨＲＡＩＥＣＨＳ，ＢＲＥＧＥＯＮＦ，ＲＯＬＡＩＮＪＭ．ＢａｃｔｅｒｉｏｐｈａｇｅｂａｓｅｄｔｈｅｒａｐｙｉｎｃｙｓｔｉｃｆｉｂｒｏｓｉｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ：ｒａｔｉｏｎａｌｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓ［Ｊ］．ＤｒｕｇＤｅｓＤｅｖＴｈｅｒ，２０１５，９：３６５３⁃３６６３．［５５］㊀ＰＥＷＺＮＥＲＪＹ，ＴＡＶＡＫＯＬＩＴＳ，ＧＲＡＳＳＭＥＨ，ｅｔａｌ．ＳｐｈｉｎｇｏｉｄｌｏｎｇｃｈａｉｎｂａｓｅｓｐｒｅｖｅｎｔｌｕｎｇｉｎｆｅｃｔｉｏｎｂｙＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ［Ｊ］．ＥＭＢＯＭｏｌＭｅｄ，２０１４，６（９）：１２０５⁃１２１４．［５６］㊀ＡＴＴＩＭＣＤ，ＢＥＲＮＡＳＣＨＩＰ，ＣＡＲＬＥＴＴＩＭ，ｅｔａｌ．ＡｎｏｕｔｂｒｅａｋｏｆｅｘｔｒｅｍｅｌｙｄｒｕｇｒｅｓｉｓｔａｎｔＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｉｎａｔｅｒｔｉａｒｙｃａｒｅｐｅｄｉａｔｒｉｃｈｏｓｐｉｔａｌｉｎＩｔａｌｙ［Ｊ］．ＢＭＣＩｎｆｅｃｔＤｉｓ，２０１４，１４（１）：４９４．［５７］㊀ＳＣＨＬＥＣＨＴＬＭ，ＰＥＴＥＲＳＢＭ，ＫＲＯＭＢＰ，ｅｔａｌ．ＳｙｓｔｅｍｉｃＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎｍｅｄｉａｔｅｄｂｙＣａｎｄｉｄａａｌｂｉｃａｎｓｈｙｐｈａｌｉｎｖａｓｉｏｎｏｆｍｕｃｏｓａｌｔｉｓｓｕｅ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２０１５，１６１（１）：１６８⁃１８１．［５８］㊀徐小玲，李爱玲，贾红．医院耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的系统评价［Ｊ］．中华医院感染学杂志，２０１５（２）：２９６⁃２９９．［５９］㊀ＬＩＮＧＨ，ＳＡＥＩＤＩＮ，ＲＡＳＯＵＬＩＨＡＢＨ，ｅｔａｌ．ＡｐｒｅｄｉｃｔｅｄＳ⁃ｔｙｐｅｐｙｏｃｉｎｓｈｏｗｓａｂａｃｔｅｒｉｃｉｄａｌａｃｔｉｖｉｔｙａｇａｉｎｓｔｃｌｉｎｉｃａｌＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｉｓｏｌａｔｅｓｔｈｒｏｕｇｈｍｅｍｂｒａｎｅｄａｍａｇｅ［Ｊ］．ＦＥＢＳＬｅｔｔ，２０１０，５８４（１５）：３３５４⁃３３５８．［６０］㊀ＳＡＥＩＤＩＮ，ＷＯＮＧＣＫ，ＬＯＴＭ，ｅｔａｌ．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｉｃｒｏｂｅｓｔｏｓｅｎｓｅａｎｄｅｒａｄｉｃａｔｅＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ，ａｈｕｍａｎｐａｔｈｏｇｅｎ［Ｊ］．ＭｏｌＳｙｓｔＢｉｏｌ，２０１１，７：５２１．［６１］㊀ＨＷＡＮＧＩＹ，ＴＡＮＭＨ，ＫＯＨＥ，ｅｔａｌ．Ｒｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｉｃｒｏｂｅｓｔｏｂｅｐａｔｈｏｇｅｎｓｅｅｋｉｎｇｋｉｌｌｅｒｓ［Ｊ］．ＡＣＳＳｙｎｔｈＢｉｏｌ，２０１４，３（４）：２２８⁃２３７．［６２］㊀ＯᶄＬＯＵＧＨＬＩＮＣＴ，ＭＩＬＬＥＲＬＣ，ＳＩＲＹＡＰＯＲＮＡ，ｅｔａｌ．Ａｑｕｏｒｕｍ⁃ｓｅｎｓｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｏｒｂｌｏｃｋｓＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａｖｉｒｕｌｅｎｃｅａｎｄｂｉｏｆｉｌｍｆｏｒｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰＮＡＳ，２０１３，１１０（４４）：１７９８１⁃１７９８６．［６３］㊀ＳＲＩＶＡＳＴＡＶＡＡ，ＳＩＮＧＨＢＮ，ＤＥＥＰＡＫＤ，ｅｔａｌ．Ｃｏｌｏｓｔｒｕｍｈｅｘａｓａｃｃｈａｒｉｄｅ，ａｎｏｖｅｌＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓｑｕｏｒｕｍ⁃ｓｅｎｓｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｏｒ［Ｊ］．ＡｎｔｉｍｉｃｒｏｂＡｇｅｎｔｓＣｈｅｍｏｔｈｅｒ，２０１５，５９（４）：２１６９⁃２１７８．（责任编辑㊀周晓薇）３４２㊀第３期周㊀朋等：微生物群体感应系统的调控机制及应用研究进展。
第6章群体感应系统
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
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
为理解细菌的致病性以及难根除的感染性疾病机制提供了新思路
PNAS, /cgi/doi/10.1073/pnas.1214128109 ,2012
群体感应的生物效应
生物膜形成调控（例2：帮助细菌扩大地盘）
P.Aeruginosa 和生态环境分离菌的群感基因相互 关系韦恩图
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
群体感应的研究意义
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
且很快被降解掉
群体感应的分子机制
革兰氏阴性菌QS系统—LuxI-AHL型
AHL可自由出入细胞体内外 细胞达到一定密度，信号分子接近浓度阈值 信号分子通过细胞膜的方式：自由扩散
微生物的群体感应系统及其应用
微生物的群体感应系统及其应用陈艳【摘要】细菌根据特定信号分子的浓度可以感知环境中自身或其它细菌浓度变化,当信号分子达到一定浓度阈值时,能启动菌体中相关基因表达来适应环境的变化,这一调控系统称为细菌的群体感应系统.真菌中也存在类似于细菌信号分子的信息素,并且介导着真菌某些生理行为的调节,其调控系统也称为真菌的群体感应系统.对群体感应系统进行深入研究,一方面将有助于了解单细胞微生物的信息交流与行为特性的关系,建立起化学信号物质和生理行为之间的联系,另一方面则可通过人为地干扰或促进微生物的群体感应系统从而调控其某种功能,以达成其在实际意义上的应用.【期刊名称】《玉溪师范学院学报》【年(卷),期】2010(026)004【总页数】5页(P43-47)【关键词】微生物;细菌;真菌;群体感应系统【作者】陈艳【作者单位】玉溪师范学院,资源环境学院,云南,玉溪,653100【正文语种】中文【中图分类】O939.99群体感应(quorum sensing)又称为“自动诱导”(autoinduction),或“细胞与细胞的交流”(cell to cell communication),也被称为“细菌之声交响曲”(symphony of bacte rial),是微生物间通过化学信号分子进行信息传递的一种形式,这种信息传递一经发现就受到了人们的高度重视,因为它证明了单细胞微生物间的生命活动具有群体性,并且这种群体效应不仅存在于同种微生物细胞间,而且它同时还可以调节不同微生物间的相互关系,所以又被视为微生物语言.不过,群体感应的产生也是有前提条件的,即只有当细菌的数量达到一定的密度时,感应现象才可能发生.我们知道,细菌在繁殖过程中会向周围环境分泌特定的信息分子,这种信号分子又被称为自诱导物(autoinducer,AI).当一个特定的环境中的细菌的数量急剧增加时,由细菌所分泌的信息分子的浓度也会相应的升高,而信息分子的浓度通常也反映了细菌细胞的数量,细菌根据特定的信号分子的浓度可以监测周围环境中自身或其它细菌的数量变化,当信息分子的浓度达到一个阈值时,就能启动菌体中相关基因的表达来适应环境的变化.由于这一感应现象只有在细菌密度达到一定阈值后才会发生,所以也有人将这一现象称为细胞密度依赖的基因表达(cell density dependent control of gene expression),并同时将这一调控系统称为群体感应系统(Quorum-Sensing System,QS系统).[1,2]从目前对群体感应系统进行研究的情况看,它一方面有助于人们了解单细胞微生物的信息交流与行为特性的关系,建立起化学信号物质和生理行为之间的联系,另一方面则可通过人为地干扰或促进微生物的群体感应系统从而调控其某种功能,以达成其在实际意义上的应用.对细菌的QS研究始于20世纪90年代初.从已有的研究成果看:其一,大部分细菌一般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;其二,QS 对细菌的许多生理功能都有调节作用,如生物发光、毒素的产生、质粒的转移、根瘤菌的结瘤、抗生素的合成,等等.1.1 革兰氏阴性菌感知种内信息的QS系统群体感应系统首先是在海洋细菌费氏弧菌(Vibrio f ischeri)中发现的,它被视为革兰氏阴性菌群体感应的模式系统.费氏弧菌定殖于夏威夷鱿鱼的发光器官内,当细菌达到一定的密度后,就会诱导发光基因的表达.参与费氏弧菌的群体感应系统的主要组分为LuxI蛋白和LuxR蛋白.其中, LuxI蛋白是自体诱导物合成酶,能够合成信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(acyl-homoserine lactone,AHLs);而LuxR蛋白是细胞质内自体诱导物感受因子,同时也是一种DNA结合转录激活元件,AHLs扩散到细胞外后,随着细胞密度的增加而积累,当这种信号密度积累到临界密度时就与LuxR结合,结合后的复合物能激活荧光素酶基因(luxICDABE)表达(如图1所示,其中:三角形表示LuxI产生的自诱导物;OM表示膜外;IM表示膜内).[3]大多数革兰氏阴性菌都具有LuxIR类蛋白质,并利用AHL信号分子进行交流.此外,在革兰氏阴性菌中,负责种内信号传递的AI分子除了AHL外,还有其他分子,如青枯菌(Raltonia solanacearam)有另一种信号分子三羟棕榈酸甲酯,它与AHL一起控制着细菌毒力基因的表达,而2-庚基-3-羟基-4-喹啉、二酮吡嗪DKP(Diketopiperazine)等则在不同细菌中起着类似于AHL的作用.1.2 革兰氏阳性菌感知种内信息的QS系统革兰氏阳性细菌主要利用修饰后的寡肽作为信号分子,其信号识别系统是由双组分磷酸激酶组成的,当膜上激酶识别信号分子后,促进激酶中氨酸残基磷酸化,经过天冬氨酸残基的传递,把磷酸基团传递给受体蛋白,磷酸化的受体蛋白能与DNA特定的靶位点结合,从而起到调控的作用.与革兰氏阴性细菌一样,每一种革兰氏阳性细菌都能分泌出有别于其它细菌的信号分子,并且都有特有的信号识别因子.因此,由寡肽介导的群体感应系统是一种细菌种内交流的方式.这种寡肽不能自由穿透细胞壁,需要ABC(A TP-Binding-cassette)转运系统或其它膜通道蛋白作用到达胞外行使功能.多数寡肽介导的群体感应,其信号分子均由前肽加工而来,然后再进一步加工成含有内酯、硫代酯环、羊毛硫氨酸类的物质.许多革兰氏阳性细菌通过多肽与其它类型的信号分子结合进行交流.一个典型的例子是存在于金黄色葡萄球菌中的群体感应系统(如图2所示,图中,P2和P3分别指agrB DCA和RNAIII的启动子)[3].金黄色葡萄球菌是条件致病菌,它用两阶段策略引起疾病:细胞浓度低时,表达促进附着与定殖的蛋白,细菌浓度高时上述特性被抑制,开始分泌毒素和蛋白酶.这种基因表达的转变由Agr群体感应系统调控.这个系统由一个agrD基因编码的自诱导寡肽(AIP)和一个由AgrC和AgrA双组分传感器激酶调控对组成.AgrB蛋白的功能是运输和加硫醇环修饰AIP,而AIP 与AgrC结合导致AgrA磷酸化,磷酸-AgrA导致RNAIII表达,RNAIII则抑制细胞粘附因子表达,并诱导分泌因子表达.此外,激活的AgrA还诱导agrB DCA表达. 1.3 细菌感知种间信息的QS系统自然界中,细菌所处的小生态环境往往是相当复杂的,通常是在一个很小的空间内有多种细菌共存,各细菌间既有共生关系也有竞争关系.若细菌只能在同种之间进行信息交流,就很难建立一个在菌种数量上有一定比例,功能上有一定分工的多细菌群落,也就很难形成一个稳定的小生态环境.正是由于这一原因,细菌依靠群体感应系统来进行种间信息交流,而其进行种间交流的信号分子是AI -2.细菌可通过AI-2感知周边多种细菌的存在情况,感知竞争压力,并对自身行为做出调整.细菌识别AI-2分子的方式与革兰氏阳性菌中双组分识别系统一致,即双组分激酶识别AI-2分子后把磷酸化基团传递给受体蛋白并启动相关基因的表达.[2～7]近些年来的研究成果表明,真菌中同样也存在着类似于细菌信号分子的信息素,并且介导着真菌某些生理行为的调节,而这一过程也称为真菌的群体感应系统.2.1 荚膜组织胞浆菌QS系统荚膜组织胞浆菌(Histoplasma capsulatum)是一种双相真菌,其真菌中的群体感应现象最初是在寄生性真菌荚膜组织胞浆菌的丝状体和酵母细胞的两种形态的转换调节中发现的.我们知道,形成酵母相是荚膜组织胞浆菌致病的必要条件,其细胞壁中α-1,3葡聚糖糖苷与致病性密切相关.当酵母细胞密度高时,这种糖苷含量丰富,但若将培养物稀释到新鲜培养基使其浓度低时,多数细胞不再合成糖苷.然而,如果新鲜培养基中含有来自稳定生长期酵母培养物的滤液,细胞仍然可以继续合成糖苷.这些结果表明,高密度培养时酵母细胞释放一种相对分子质量大于6 000的物质,其效应类似于细菌中的自身诱导物,可以促进糖苷的合成,并构成细胞的胞壁组分.2.2 白色念珠菌的QS系统白色念珠菌(Candida albicans)是一种重要的人类致病真菌,也是较早被报道具有群体感应系统的真菌之一.它通常可以以酵母细胞和极性菌丝两种形式存在,并且互相转换,这种转换由群体感应系统控制.调节白色念珠菌群体感应的信号分子之一是金合欢醇(farnesol).金合欢醇的浓度随菌体密度的增加而增长,但白色念珠菌感应金合欢醇的具体机制尚不清楚.金合欢醇也影响白色念珠菌生物膜的形成,如在培养基中加入金合欢醇可以有效的抑制白色念珠菌生物膜的形成.此外,白色念珠菌中第二个群体感应信号分子是对羟苯基乙醇(tyrosol),这一信号分子促进白色念珠菌从酵母细胞到菌丝状体的转换.如果能研究清楚金合欢醇直接调控的基因和蛋白及其机制,我们就可以将金合欢醇开发成抗白色念珠菌感染的抗菌药物.2.3 酿酒酵母菌的QS系统同上述真菌一样,酿酒)酵母菌(Saccharomyces cerevisiae根据不同的环境条件也可以进行从酵母细胞到丝状体形态的转变.这一形态转变也受群体感应系统调控.信号分子是苯基乙醇(phenylethylalcohol)和色氨醇(tryptophol),分别衍生于苯丙氨酸和色氨酸的芳香醇.这两种信号分子的产生受氮有效性的调控,培养基含氮丰富时合成被抑制,低氮条件下被激活.同时向培养基中加苯乙醇和色氨醇诱导菌丝体生长的效应比单独添加任何一种要强得多,这说明二者可能具有协同作用.2.4 其它真菌的调节分子其它真菌也可以产生介导细胞形态变化的胞外分子.菜豆孢单孢菌(Uromyces phaseoli)产生的3,4-二甲氧肉桂酸蛋氨酸就是一种孢子萌发自身抑制剂.在腐榆角藻菌(Ceratocystis ulmi)中也观察到密度依赖型现象.[8～11]3.1 在生物膜法水处理中的应用(1)启动挂膜.在生物膜挂膜启动阶段向系统中投加某些信号分子的拮抗物或结构类似物来干预细菌的群体感应系统,可以达到提高挂膜速度和效率的目的.(2)菌群优化.在生物膜法水处理工艺中,生物膜系统中各生物相之间的数量比例和相互作用决定了工艺对不同污染物的去除效率.通过增强或减弱群体感应信号分子浓度来强化或弱化某些种群,优化生物膜的群落组成及结构,进而可以提高该工艺对特定污染物的去除效果.(3)生物强化.利用化学信号物质干预细菌的信息系统,还能够影响细菌的其它生理行为.例如,某些特定污染物的降解基因,通过具有结合转移特性的质粒在种群内的扩散和进化,可以增加生物膜系统对环境变化的适应能力.对于针对特定难降解有机物的生物膜生物强化处理工艺,向生物膜系统中投加某些群体感应化学信号物质,可以促进携带降解基因的质粒在整个系统中的转移和扩散,从而达到维持和强化生物膜系统对特定污染物有效降解的目的.[12]3.2 在控制病原菌中的应用群体感应系统对微生物的很多生命活动都具有控制作用,所以可通过抑制群体感应作用来控制微生物,而这同样具有广泛的应用前景.在微生物群体感应控制的生命活动中,最引人关注的是对致病毒素合成和生物膜形成的控制,如果抑制了这两个作用就可以防止致病菌产生致病作用及增强抗生素的作用效果.对致病菌群体感应系统抑制的应用主要表现在三个方面:第一,控制致病菌群体感应效应可以抑制致病毒素的分泌,这本来是致病菌为了更好地达到致病作用,对寄主细胞实施一次性超强打击而产生的机制,现在却成为防治时的一个极好的作用位点.第二,抑制致病菌的群体感应效应可以使致病菌难以形成对抗生素具有抗性作用的生物膜,解除致病菌的抗药性,从而大大加强了抗生素的杀菌作用.第三,抑制致病菌的群体感应效应可以调节和加强受感者自身免疫系统的抗病能力.对抑制微生物群体感应系统应用的最主要优势是,因为不直接对菌体进行杀伤作用,所以不会像抗生素那样产生抗药性.竞争性抑制已经在动物肺部感染治疗中被证明是有效的,而某些酶对信号分子的钝化作用也在一些植物致病菌的抑制上被证明是有效的.另外一个优势是具有较强的专一性,它在抑制有害菌致病作用的过程中不会伤害有益菌,尤其是竞争性抑制剂在抑制有害菌的同时甚至可以促进有益菌的生长,这在根瘤菌中尤为常见和重要.由于可以为解决目前因传统抗生素的滥用而日趋严重的细菌耐药性问题提供新靶点,QS系统已成为药学界和农学界研制新型抗菌药物的靶位.[13]到目前为止,虽然发现不同真菌产生不同的信号分子,但是真菌中的群体感应几乎都是参与菌体细胞形态转换的,这是由于真菌群体感应的主要生物学功能差异,还是由于研究材料、研究方法和研究深入程度的限制还未发现其其它功能等方面的原因,目前尚不得而知.不过,与细菌群体感应系统相比,对真菌群体感应系统的研究还才刚刚开始,因此,诸如真菌群体感应信号分子的受体或靶标蛋白、转录因子以及信号转导途径、靶基因的调控和它的一些其它的生物学功能都还有待进一步研究,而一旦确定了真菌群体感应对病原真菌致病性的重要作用和作用机制,人们就可以开发以真菌群体感应为靶点的新型抗菌药物或技术应用手段,从而达到有益于人类的目的.[8]【相关文献】[1]李杨,李苏利.群体感应系统在病原菌中的作用[J].当代医学,2008,137(2):20-21.[2]Evelyn S.A Symphony of Bacterial Voices[J].Science,1999,284(5):1302.[3]Christopher M,Bonnie L.B.Quorum Sensing:Cell-to-Cell Communication inBacteria[J].Annu.Rev.Cell Dev.Biol,2005,21:319-416.[4]周玥,刘小锦,朱晨光,等.细菌中群体感应调节系统[J].微生物学报,2004,44(1):122-126.[5]吴红,宋志军.细菌与细菌之间的信息交流——革兰氏阴性细菌的Quorum-Sensing系统[J].自然科学进展,2003, 13(7):679-685.[6]Melissa ler,Bonnie L.Bassler.Quorum Sensing in Bacteia[J].Annual Review of Microbiology,2001,35(1): 165.[7]温晓芳,黄俊生.细菌的群体感应及其信号分子[J].华南热带农业大学学报,2005.11(1):31-35.[8]李曼,邱健,宋水山.真菌中的群体感应系统[J].微生物学通报,2007,34(3):566-568.[9]车付彬,徐楠,陈江汉.病原真菌中群体感应现象研究进展[J].第二军医大学学报,2009,30(4):447-449.[10]YongSun B,Chaoyan X,Alexander I,et al.Sensing the environment:lessons from fungi[J].Nature Reviews Microbiology,2007,(5):57-69.[11]Chen H.,Fink G.R.Fungal quorum sensing:in vino veritas?[J].Nature Reviews Microbiology,2006,4(1):1150‘1161.[12]李俊英,王荣昌,夏四清.群体感应现象及其在生物膜法水处理中的应用[J].应用与环境生物学,2008,14(1):138‘142.[13]李宪臻,栾娈.群体感应效应的抑制及在抗微生物感染中的应用[J].大连工业大学学报,2008,27(3):197-200.。
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（2）使用信号分子类似物：产生病原菌信号分子的类似物
与信号分 子受体蛋白竞争结合, 从而阻断病原菌的 QS系 统 卤代呋喃酮更容易结合在 LuxR蛋白并使其失活
（3）阻断信号分子的合成 acyl-ACP 和SAM的类似物可以有效抑制 AHL的合成
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三、防治生物污染
• 生物污染指细菌在有水的管道或界面，生长形成生物被膜 后，污染或腐蚀这些装置。 • 主要是对细菌生物被膜的防治 • 抑制细菌的群体感应系统可以减少生物被膜的形成
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亟待解决的问题：肠道微生物的群体感 应机制
• 肠道微生物数量超过1000万亿，是人体细胞总数
G+菌—ABC转运系统，G-菌—直接透过细胞膜
（5）信号响应的多样性： G+菌—双组分信号转导系统; G-菌—受体蛋白
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QS系统的特点—复杂性
(1)信号分子功能的复杂性： 有的 QS系统中的信号分子不仅 作为环境信号，而且具有其它功能，如某些乳酸菌中的 QS系统的信号分子具有抗菌活性
第二节 群体感应的生物效应
生物 发光 生物被膜 形成 致病因子 的产生
抗生素 合成 孢子 形成
毒力因子 的诱导 不同种属群 间的竞争
细菌与宿 主的斗争 细菌的 运动
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一、调控细菌毒力
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种点向周围进行的依赖鞭毛的迁移运动。 • QS通过调控鞭毛操纵子flhdc而调节细胞群集运动 • 细胞群集决定了FIHDC蛋白的活化，是全面调节
鞭毛和运动相关的趋化作用基因
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第三节 群体感应的应用
一、病原菌的诊断
• 根据OS信号分子的特异性：是否产生、种类、环
境信号分子的消长变化
• 物理学的检测手段和微生物传感菌检测
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二、新的抗菌策略
（1）降解信号分子：产生可以使 AHL分子灭活的 AHL降解 酶, 使病原菌 QS系统不能启动它所调控的基因 芽胞杆菌中水解 AHL的内酯酶 AiiA； 根癌土壤杆菌中内酯酶 AtM
(2)系统组成的复杂性： 在 V. harveyi中发现了一个与众不同
的 QS系统，该系统信号分子产生系统与 G-菌相似，而信 号分子的识别则与 G+菌相似 (3)不同 QS系统之间关系的复杂性： 多种 QS系统构成复杂 的调控网络，如P.aeruginosa中含有三个 QS系统
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第一节 群体感应的分子机制
G-菌QS系统 种内QS系统
群体感应
种间QS系统
G+菌QS系统
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一、G-菌QS系统—LuxI-AHL型QS系统
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群体感应 (quorum sensing, QS)
细菌分泌一种或几种小分子量的化学信号分子来促进细胞间的 交流和合作，协调群体行为，行使单个细胞无法完成的功能或 社会行为，这种现象称为群体感应。
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铜绿假单胞菌的群体感应系统
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二、G+菌QS系统—AIP-TCS三组分系统
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• 信号分子 ：AIP（autoinducing peptides，自诱导肽 ） • AIP前体肽经转录后的一系列修 饰加工，在不同细菌中形成长短 不同、稳定、特异的AIP • AIP通过细胞膜的方式： ABC 转运系统
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哈维氏弧菌
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QS系统的特点—多样性
（1）信号分子的多样性
（2）分布的多样性： 细菌种内、 种间，细菌与植物、动物间
（3）信号分子产生机制的多样性： G-菌—信号分子合成酶， G+菌—前体，经蛋白酶切割 （4）信号分子运输的多样性：
第四章 微生物群体感应系统
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1
群体感应的分子机制
2
群体感应的生物效应
3
群体感应的应用
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群体感应的发现
①1970年，Nealson等首次发现费氏弧菌（Vibrio fischeri）的生物发光现象 ②1983年，Engebrecht等找到了费氏弧军群体感应的 相关基因和基本模型。 ③群体感应的研究从发光现象扩展到生物被膜形成 、分泌毒力因子等其他领域
常见的AHL分子及其功能
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常见的AHL分子及其功能
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多套QS系统相互作用—铜绿假单胞菌
自身诱导调 控系统
las系统
rhl系统
毒力基 因表达 和生物 被膜形 成
PQS系统
外源诱导调 控系统
二、对宿主的侵袭和定植
霍乱弧菌：菌体少量时，有利于早期定植，之后细胞密度增 大，信号分子浓度增高，HapR表达，有利于病原菌的释放
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三、调控生物被膜形成
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1、黏附期：浮游细菌，可 逆 2、定植期：分泌胞外基质， 微菌落 3、生长期：微菌落融合， 向上生长 4、成熟期：蘑菇状，并含 有液体通道 5、播散期：生物被膜的脱 落、蔓延和释放浮游状细菌
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群体感应对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控
突变体所形成的生物膜比较薄，并且对生物灭菌剂十二烷 基磺酸钠(SDS)的抵抗作用显著降低
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四、细菌群集运动
• 群集运动是指细菌以群体方式在培养基表面由接
细胞达到一定密度，信号分子接近浓度阈值 信号分子通过细胞膜的方式：自由扩散
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级联放大的正反馈效应
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• 自诱导分子：脂肪酰基高丝氨酸内酯(acyl homoserine lactones，AHL) AHL可自由出入于细胞内外 • AI合成蛋白：LuxI蛋白酶，可催化带有酰基的载体蛋白的酰基侧链与 S-腺苷蛋氨酸上的高丝氨酸结合生成AHL • 受体：LuxR蛋白，AHL与IuxR蛋白的结合是浓度依赖型的。没有 AHL的情况下，LuxR是无活性的，而且很快被降解掉。 • AHL-LuxR复合物作为转录因子，激活目标基因的表达；还可激活
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金黄色葡萄球菌的群体感应系统
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三、种间QS系统—AI-2介导的通信
• 信号分子 ：AI-2 (呋喃酰硼酸二酯类化合物) • 此类信号分子在G+菌和 G-菌中均可存在； • 费氏弧菌的AI-2受体是周质结合蛋白LuxP • AI-2的产生依赖于一种LuxS蛋白质 • 细菌识别AI- 2 分子的方式与革兰氏阳性菌中双组分识别 系统一致, 即双组分激酶识别 AI-2分子后把磷酸化基团传 递给受体蛋白并启动相关基因的表达。
LuxI的表达，形成级联放大的正反馈效应。
• 不同革兰阴性菌的LuxI—AHL型QS系统有所差别，其AHL类自诱导 剂都是以高丝氨酸为主体，差别只是酰基侧链的有无及侧链的长短不
同
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指细菌在种内或种间，通过化学信号分子彼此感知、交流、相
群体感应系统
互协调的一种机制，其核心包括信号分子的产生、传递、识别 和调控应答几个环节。
自诱导分子 （autoinduc er, AI）
Autoinducers are chemical signaling molecules that are produced and used by same type of bacteria participating in quorum sensing.
的10倍以上，其总重量超过1.5公斤,若将单个微生 物排列起来可绕地球两圈 • 如何互相利用、互相协调和互相斗争？ • 群体感应在其中的作用是什么？
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