群体感应中调节因子结合位点的功能研究(2)
时间:2018-03-15 20:23 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
具有群体感应功能的细菌产生和释放自诱导物，自诱导物随着细胞浓度的增加而增加，细菌监测到最低浓度阈值从而改变基因表达。利用这些信号反馈系统，细菌能够在群体范围内同步个别行为，就像多细胞生物一样。 当然，群体感应系统间既相似又不同。群体感应的相似性是存在的，因为这种相互通迅的能力对于细菌是必要的。系统间的不同也可能存在，因为每一个系统被优化用于不同的特定环境以利于生存。因此，信号和受体的类型，信号转导的机制，每一个群体感应系统输出目标，都反映着不同细菌种类独一无二的生物学特性。 1.1.1革兰氏阴性菌的群体感应 费氏弧菌（Vibrio fiscberi）被认为是大多数革兰氏阴性菌群体感应的范例。V. fiscberi寄生在夏威夷短尾鱿鱼的发亮器官内，在这个器官中，细菌生长至高浓度并诱导与生物发光相关的基因表达。 LuxI和LuxR是两种蛋白质，它们控制着荧光素酶操纵子（luxICDABE）的表达。LuxI是一种脂酰高丝氨酸内酯（acyl-homoserine lactone, AHL）自诱导物合成酶，LuxR是细胞质内自诱导物受体或DNA结合转录刺激因子。在这一过程中，AHL自由的进出细胞并通过提高细胞密度来提高自身浓度。当信号达到阈值，AHL与LuxR结合成为复合体，刺激荧光素酶操纵子转录。LuxR-AHL复合体也诱导被荧光素酶操纵子编码的luxI的表达。这样就构建了一个正反馈循环，使整个种群进入“群体感应模型”中进而产生光。 1.1 vibrio fiscberi的群体感应 三角表示由LuxI产生的自诱导物；OM为膜外；IM为膜内。 1.1.2革兰氏阳性菌的群体感应 革兰氏阳性菌利用修饰过的寡肽作为信号分子，利用组氨酸激酶作为受体来完成通讯。信号的转导被磷酸化作用级联反应调控。与利用LuxIR群体感应系统的革兰氏阴性菌相似，每一个革兰氏阳性菌所利用的信号与其他细菌都是不同的，即使是同源的受体，对于不同信号的结构也是极为敏感的。因此，LuxIR系统，多肽类群体感应回路被认为是种内通讯。多肽类信号分子不能透过膜进行自由扩散，因此，信号的释放被特殊的寡肽通道调控。在大多数情况下，信号释放的同时伴随着信号分子的加工和修饰。然而以简单的生物化学来定义是不充分的，众所周知，大多数多肽类群体感应信号分子是从大的先导肽链上断裂下来的，然后被修饰后与内酯和硫代内酯等结合。大多数革兰氏阳性菌的通讯是利用多种肽链与其他群体感应信号分子相结合来实现的[1]。 1.2 LuxR调节因子 LuxR转录调控子在群体效应（QS）中拥有重要作用，协调着各项基因的表达，包括编码毒性因子和抗生素的生物合成，迁移，结节作用，质粒的转导，生物体发光以及生物膜的合成[2]。 1983年Engebrecht首次描述了LuxR家族蛋白质，他们分析了QS相关基因，认为它的功能是作为信息素的受体和转录的调节子。因为LuxR蛋白质家族在群体效应中的重要作用，所以对其的深入研究备受关注。 1.2.1 LuxR型蛋白质的结构 LuxR型蛋白质有一个特殊的结构，一个结合在DNA上靠近目标启动子的特殊位点上的羧基末端基团和一个结合在AI上的氨基末端基团。这个羧基末端基团结构域上有一个螺旋-转角-螺旋的结构[2]，从而导致了该类蛋白的多极性，这也是结合启动子的结构。这些氨基酸在碳末端延伸193-220对于与DNA的结合是至关重要的，当然其他氨基酸在Lux操纵子激活上也扮演者重要的角色。这些结构域在LuxR家族中是保守的。 许多变形杆菌基因组拥有QS相关传感器，但缺少类似的LuxI AI合成酶，这种不匹配的LuxR家族蛋白质是作为一种orphan LuxR类似物被设计出来的。然而，对于这些LuxR家族成员的称呼还存在争议。一些人坚持认为“solo”这个名称更适合描述这个新兴的LuxR蛋白质家族。不同于合成酶系统LuxR蛋白质，LuxR solo不能直接调控信号分子的合成，而是通过扩大已有的细菌调控网络来使其相互影响，从而达到更好的资源共享或同其他细菌争夺资源 (责任编辑：qin) |