發(fā)布時間：2021-11-18 07:51

　　細菌群體感應(yīng)系統(tǒng)具有監(jiān)控種群密度、調(diào)控菌群生理功能的作用,并能增強細菌對外界不良因子的抵御能力,而噬菌體是細菌的“天敵”,也是抑制細菌最為重要的生物因子。探討群體感應(yīng)系統(tǒng)介導(dǎo)下細菌對噬菌體的抵御機制無疑具有重要的理論和實踐意義。本論文以大腸桿菌BW25113和T4噬菌體為材料開展了相關(guān)研究,重點開展了群體感應(yīng)系統(tǒng)二在協(xié)助宿主抵御T4噬菌體侵染過程中的作用機制研究。研究得到了如下結(jié)果:1.研究明確了lsrB所編碼的蛋白是信號分子AI-2進入胞內(nèi)的受體。研究發(fā)現(xiàn)△lsrB菌株對外源添加信號分子AI-2的添加無反應(yīng);而同時lsrB基因的缺失將導(dǎo)致噬菌體對大腸桿菌的侵染能力提高約21%。2.初步明確了大腸桿菌經(jīng)AI-2介導(dǎo)可通過如下兩個機制來抵御T4噬菌體的侵染:首先大腸桿菌通過AI-2系統(tǒng)介導(dǎo)降低了T4噬菌體吸附位點的表達,研究證明經(jīng)AI-2介導(dǎo)噬菌體吸附受體基因ompC、waaA、waaQ的轉(zhuǎn)錄水平分別降低了40%、35%、20%,從而導(dǎo)致噬菌體的吸附量降低了19%。其次研究證明了大腸桿菌可以通過AI-2介導(dǎo)降低宿主基礎(chǔ)代謝來增強對噬菌體的抵御能力,研究表明通過AI-2介導(dǎo)可以將宿主基礎(chǔ)代... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

細菌群體感應(yīng)的基本過程[23]

9（AI-1）的合成酶，即LuxI的同源蛋白，僅有LuxR同源蛋白SidA。但大腸桿菌的SdiA蛋白的能夠感知來源于其它細菌的AI-1信號分子，如來自于沙門氏菌的AI-1，從而能夠調(diào)控下游相關(guān)基因的表達。大腸桿菌具有完整的群體感應(yīng)系統(tǒng)二，如圖所示。LuxS合成的AI-2分泌到胞外，隨著細菌的不斷增殖，AI-2的濃度不斷增加。當(dāng)AI-2濃度達到一定閾值，在ABC轉(zhuǎn)運載體LsrABCD幫助下，進入細胞。在胞內(nèi)，AI-2被LsrK磷酸化，磷酸化的AI-2直接或間接與LsrR作用，從而調(diào)控目標(biāo)基因的表達。同時，來自于其它細菌的AI-2也能進入大腸桿菌，參與調(diào)控大腸桿菌的行為。圖1.6大腸桿菌AI-2信號的傳遞過程[4]Fig1.6Modelforregulation,transportation,andmodificatonofAI-2inEscherichiacoli[4]實驗發(fā)現(xiàn)，在大腸桿菌生長的整個過程中都存在AI-2的分泌。當(dāng)大腸桿菌生長進入對數(shù)期，分泌的AI-2在胞外大量聚集并達到濃度最高，當(dāng)大腸桿菌進入穩(wěn)定期時AI-2會進入胞內(nèi)從而導(dǎo)致胞外的含量急劇下降。研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌luxS突變株中存在著一些記憶編碼Lsr轉(zhuǎn)運體，它的作用將胞外過量的AI-2分子運輸?shù)桨麅?nèi)，利用ATP磷酸化的AI-2能激活lsr（lsrA、lsrC、lsrD、lsrB、lsrF、lsrG）操縱子的活性。lsrK和lsrR是存在于lsr操縱子上游的兩個反向轉(zhuǎn)錄基因。lsrR編碼的LsrR蛋白可以抑制lsr操縱子的轉(zhuǎn)錄，而lsrK編碼的LsrK蛋白則是一個激酶。2016年ArindamMitra等人報道[35]，BarA/UvrY雙組分調(diào)控系統(tǒng)正向調(diào)控了luxS基因的轉(zhuǎn)錄水平，而CsrA則負調(diào)控luxS基因。該研究表明雙組分調(diào)控系統(tǒng)（TCS）與群體感應(yīng)系統(tǒng)二之間存在著密切聯(lián)系，見圖1.7。碳存儲調(diào)控因子（carbonstorageregulator,CsrA）作

10為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[36]，參與調(diào)控了細菌的多種生理功能，如生物被膜形成[37-38]、運動性[39-40]、病原因子的表達[41-43]、環(huán)二鳥氨酸的合成[44-45]、應(yīng)激感應(yīng)[46]以及群體感應(yīng)系統(tǒng)[47-48]和細菌碳代謝水平[49-50]。圖1.7BarA/UvrY/CsrA調(diào)控系統(tǒng)與群體感應(yīng)二之間的關(guān)聯(lián)[35]Fig1.7RegulatorycircuitoftheBarA/UvrY/CsrAwithAI-2basedcell-to-cellsignaling[35]大腸桿菌通過多種途徑轉(zhuǎn)運并磷酸化葡萄糖后生產(chǎn)6-磷酸葡萄糖，后進入糖酵解途徑。野生型大腸桿菌通過磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（簡稱PTS系統(tǒng)）轉(zhuǎn)運并磷酸化葡萄糖。PTS系統(tǒng)由EI、HPr和EIIs三部分構(gòu)成，其中EI由ptsI基因編碼，HPr由基因ptsH編碼，兩者屬于胞質(zhì)可溶性蛋白；EII為蛋白復(fù)合體，由基因crr、ptsG編碼[51]，如圖1.5。PTS系統(tǒng)轉(zhuǎn)運1mol葡萄糖需要消耗1molPEP[52]。當(dāng)大腸桿菌在以葡萄糖為唯一碳源的培養(yǎng)基中生長時，PTS系統(tǒng)會消耗約50%的PEP用于葡萄糖轉(zhuǎn)運和磷酸化[53]，會影響到以PEP為前體的化合物（如莽草酸、天冬氨酸族氨基酸、芳香族氨基酸等）的合成。在大腸桿菌PTS系統(tǒng)缺陷型中，葡萄糖可以通過半乳糖/氫離子協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白（GalP）和葡萄糖激酶（Glk）進入胞內(nèi),磷酸基團共體為ATP，但通過GalP和GlK協(xié)同作用轉(zhuǎn)運的葡萄糖效率較低。除此以外，大腸桿菌還可以通過引入外源的葡萄糖轉(zhuǎn)運磷酸化系統(tǒng)，如運動假單胞菌來源的glk、glf基因，能夠編碼葡萄糖激酶（Glk）和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（Glf），由ATP為磷酸基團供能，轉(zhuǎn)運并磷酸化葡萄糖[54]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]信號分子調(diào)控細菌生物被膜形成的分子機制[J]. 涂春田,汪洋,易力,王瑜欣,劉寶寶,宮勝龍.  生物工程學(xué)報. 2019(04)
[2]大腸桿菌磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)改造對產(chǎn)L-色氨酸的影響[J]. 吳濤,趙津津,毛賢軍.  生物工程學(xué)報. 2017(11)
[3]噬菌體及其治療細菌感染的研究進展[J]. 朱育瑋,李玉保,王守榮,吳偉勝,夏光州,肖傳剛.  中國畜牧獸醫(yī). 2015(03)



本文編號：3502506