细菌群体感应lux启动子的调控机制研究(3)
1.1.3 群体感应的分类
经过持续的研究，现在已知的与群体感应相关的信号分子大致上可以被分成三种类型：首先，第一种相关的类型是寡肽类信号分子(适用于革兰氏阳性菌)；其次，第二种相关的类型是酰基高丝氨酸内酯化合物类(又被称作AHL，适用于革兰氏阴性菌)；最后，第三种相关的类型是DPD类衍生物(DPD类衍生物类型的信号分子不仅适用于革兰氏阳性菌，同时也可以存在于革兰氏阴性菌，所以这种类型的信号分子可用于不同细菌种群之间进行信息交流) [2][5]。
有了群体感应信号分子的分类，本文可以根据细菌自身合成并分泌的信号分子的不同以及感应机制的不同，将群体感应系统(QS系统)分成三种不同的类型。第一种群体感应系统(QS系统)存在于革兰氏阴性细菌中，称作LuxR/I系统。这种革兰氏阴性菌合成并分泌酰基高丝氨酸内酯(即AHL)作为信号分子，进而参与细菌间的信息交流。 LuxI蛋白是自体诱导物AHL的合成酶，能够合成信号分子AHL，LuxR蛋白能够与信号分子AHL结合生成有活性的LuxR*参与后续反应。第二种群体感应系统(QS系统)存在于革兰氏阳性细菌中。细菌之间将寡肽作为群体感应信号分子来进行信息交流。第三种群体感应系统(QS系统主要用于不同菌种间的信息交流，对于革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌来说同样适用，包括 LuxS/AI-2 信号传递体系和 AI-3/ 肾上腺素 / 去甲肾上腺素信号传递体系。就目前的研究中，革兰氏阴性细菌的LuxR/I 体系被人们所研究涉及的居多，也就是在此次实验中涉及进行研究的体系[4][10]。
1.1.4 群体感应的机制
关于群体感应现象，对于细菌之间是否也存有信息交流，早在很早之前科学家们就产生了这样的疑问。但类似的推断与假说总是由于种种因素而无法被证实。时间过得飞快，在 二十世纪九十年代之后，科学家终于证实了在很多细菌(既有革兰氏阳性细菌，也有革兰氏阴性细菌)当中，都存在着信息交流，并把它叫做群体感应机制。群体感应机制其实就是一种信号机制，在细菌之间非常常见。通过群体感应机制的运行，信号分子量的变化使细菌可以感受到自身密度的变化，进而控制调节一些基因的表达。群体感应机制由两部分构成，其一是化学分子介导物，经常被叫做自动诱导物或者是信息素，通常情况下，细菌分泌出该化学分子介导物，同时将此化学分子介导物分泌到环境中并成为细菌群体感应中的信号分子;其二是受体蛋白，顾名思义，此种类型的蛋白能够接受这些处于群体感应系统中的信号分子。在培养基中，细菌的数量越来越多，细菌分泌的化学分子介导物-信号分子也越来越多，故而此种信号分子的数量不断变多，直到它的浓度到达一定的范围后， 这种化学分子介导物-信号分子便会从细胞的胞外进入细胞胞内。与此同时，这种信号分子连接细胞内的受体蛋白并产生有活性的信号分子-受体蛋白复合体，此复合体即刻与相应基因的启动子结合在一起，对基因的转录部分起到了激活作用，并对后续的表达具有重要的意义[9]。
1.1.5 群体感应的应用和研究前景
群体感应机制其实就是一种信号机制，在细菌之间非常常见。通过群体感应机制的运行，信号分子量的变化使细菌可以感受到自身密度的变化，进而控制调节一些基因的表达。此种发现于细菌间的群体感应机制现如今已被用作研究探索周围的环境。细菌之间存在着什么关系，它对于本文人类又有哪些有益或者有害关联，这都是值得本文去探索研究的。目前，科学家对细菌群体感应机制不断的进行更深一步的探索研究，不断的走进有益于人类生存与生活的应用领域。如，(a)将细菌群体感应机制作为生物防治动植物病原菌的新靶点。由于大部分细菌都利用群体感应机制来控制其病原性这一结论的发现，使得细菌群体感应机制在治疗细菌感染方面成为了科学家公认的新的着力点，如果人类的研究能够成功剪断存在于细菌间的这种不利于人类的联系，那么人类就可以成功的使这些病原性细菌变得没有毒性[7]。(b)细菌群体感应能够干扰病原菌的生物膜。众所周知，生物膜的作用有将细胞内部与细胞外部隔离开来，也具有支持作用，同时还能够控制生命所需要的营养物质和水分以及废物的膜内外的运输。其次，生物膜在与本文密切相关的生活水处理有着重要的作用。还有一点很重要，由于生物膜产生的保护作用，细菌能够逃脱人体自身携带的防御体系并且达到顺利生长，使得抗生药剂失效。总之人类如果对干扰细菌群体感应，干扰病原菌生物膜的形成此类研究更进一步，那么这些研究成果可能是控制病原菌，改善环境质量的新方法[8]。（c）在农业方面，通过细菌群体感应来达到控制细菌的行为。很多植物细菌都通过对细菌群体感应的利用，达到能够对一些特殊的病原性表现型，共生表现型的掌控功能，如果可以抑制或者可以增进某些细菌的群体感应，也许可以对植物病毒的控制和植物的增产创造出新的方法[9]。（d）抑制有害水生菌的生长。抑制有害水生菌的生长也是利用细菌群体感应进而达到控制的值得研究的新技术的潜在领域。应用活性污泥法去处理工业废水，由于细菌群体感应，则可以达到改变污水化学特性的目的，在向活性淤泥中加入了AHLs后，淤泥的苯酚降解能力也得到了一定程度上的提高[11][12]。
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