群体感应信号分子ahls降解酶研究进展(代)

《群体感应信号分子ahls降解酶研究进展(代)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、AHLs信号分子降解酶的研究进展魏金亚摘要：群体感应（Quorum-sensingsystem,QS）是原核生物和真核生物中与细胞群体密度相关的通讯机制，参与许多生物学功能的调控。酰基高丝氨酸内酯(N-acylhomoserinelaetone)AHLs)是调控QS系统的关键信号分子。通过限制AHLs的浓度来调控与QS相关的生物学功能在理论和实践上具有重要意义。本文从AHLs信号分子的降解为入口，简要概述了AHLs降解酶的种类、特点特性、生物学功能，并对其在生防和药理学上的应用进行了综述和展望。关键词：群体感应AHLs抑制AHL-内酯酶AHL-酰化酶AiiAAttM群体效应（Quorum

2、-sensingsystem，QS）普遍存在原核生物之间和原核生物与真核生物之间，即细菌感知周围环境同种细胞密度调节其基因表达的现象。AHLs是G-细菌进行群体效应胞间通讯的关键因素，细菌通过感知这种信号分子来感知细胞密度的阈值。AHLs能够引发大量与细胞密度或生长时期有关的反应，如生物发光，抗生素合成、细胞游动和聚集、质粒接合转移、生物膜维持和分化、胞外酶合成及人和高等植物致病毒力产生等等[1-3]。目前已经从一些原核生物和真核生物中鉴定出一些群体感应降解酶，这些降解酶可能降解细菌QS系统的信号分子AHLs，干扰细菌QS系统，抑制致病基因的诱导表达，破坏其参与调控的生物学功能。在农业(

3、防治植物病害)、医学（以QS系统的调控位点作为靶位来筛选抗药性物质）、环保(蓝藻水华)等研究方面具有重要意义。AHLs降解酶的种类、特点特性、生物学功能、作用机制以及在生防和药理学上的应用前景等几个方面的研究现状进行了综述。1AHLs降解酶种类研究结果表明，许多动物（包括人类）和植物中的病原细菌如玉米细菌性枯萎病菌、菊欧文氏菌、嗜线虫致病杆菌、铜绿假单胞菌和欧文氏胡萝卜软腐病菌等都是依赖AHLs信号分子来实现对其致病因子的合成[7-12]。在原核生物以及真核生物中都存在着具有活性的AHL降解酶。目前研究比较多的是两类AHLs降解酶：AHL-内酯酶(AHL-1actonase)和AHL-酰

4、化酶(AHL-acylase)。AHLs内酯酶是最早在原核生物当中发现的，能够破坏AHLs信号分子并使其失活的一种降解酶，也被称为群体感应淬灭酶，由aiiA基因编码。最早从革兰氏阳性菌芽抱杆菌240B1中克隆得到[4]，现已从苏云金芽孢杆（Bacilluthuringiensis，Bt）、蜡质芽孢杆菌（Bacilluscereus，Bc）、枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis，Bs）等中成功扩增出了aiiA基因，并对aiiA基因的融合表达、AiiA蛋白结构及抗菌作用做了进一步的研究[5-8,12,29]，该酶广泛存在于土壤真菌中，获得比较容易，应用前景较好。AHL酰化酶也能够降

5、解AHLs信号分子，且能使其彻底丧失生物活性。但这种酶由于不广泛存在，目前对它的研究并不是很多。例如在假单胞菌中发现的AHL酰化酶，能够降解长链信号分子并使其失活[4]。在其突变株中还发现了另一个编码AHLs酰基转移酶的基因quiP，不过这个基因的协调方式目前还不清楚[9]。目前在真核生物中发现三种AHLs信号分子降解酶。一种是Greenberg等在动物的细胞中检测到的酶，能够降解AHLs信号分子致其失活[18]；一种是猪肾脏中的酰基转移酶[18]；第三种酶是在植物中发现的指状岩褐藻产生的卤素过氧化物酶，它能够催化产生卤素氧化物，从而破坏AHLs信号分子[10]。近几年也有新进展，例如邱

6、健等首次筛选到一株能够降解AHL的酵母菌,经鉴定为红冬孢酵母(Rhodosporidiumtoruloides)这一发现丰富了群体感应淬灭酶的来源[11]。2AHL降解酶的作用机制和特性目前研究发现两种作用机制,第一种是AHL-内酯酶能水解AHL内酯键,产生活性较低的酰基高丝氨酸；研究发现该酶具有同许多金属酶类相似但略有不同的保守结构HXHXDH[12-14]。Uroz等人最新报道了一种新的作用机制，从R.erythropolis菌中发现一个新的降解AHLs信号分子的酶（qsdA），该基因编码的是Phosphotriesterase（磷酸三酯酶），其作用方式和内酯酶相似，但其分解AHLs

7、的能力具有菌专一性[15]另一种是AHL-酰化酶可以水解AHL酰胺键，产生无活性的高丝氨酸内酯和脂肪酸，为不可逆反应，且脂肪酸可以被细菌进一步利用[16]（图）。对于AHL酰化酶的酶催化机制和底物特异性相关报道还不是很多。例如从罗尔斯顿菌（Ralstoniasp.)中得到的由aiiD编码的AHL酰基转移酶可以将AHLs信号分子水解为内酯环和酰氨链[16]。图AHLs信号分子降解两条途径示意图3AHLs生物学功能在自然界中，有很多微生