金黃色葡萄球菌AI-2-SaaR調控生物被膜形成的分子機制.pdf

1、群體感應是細菌內(nèi)廣泛存在的細胞間通信機制，協(xié)調細菌的群體行為，如生物發(fā)光、細菌感受態(tài)、毒性、抗生素產(chǎn)生和生物被膜形成。群體感應細菌產(chǎn)生并分泌稱為自誘導物的化學信號分子來進行相互交流。通常來說，革蘭氏陰性細菌利用乙?；母呓z氨酸內(nèi)酯作為自誘導物，革蘭氏陽性細菌則利用修飾的寡肽來進行群體感應。研究指出，一個革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌共享的群體感應系統(tǒng)涉及到自誘導物AI-2的產(chǎn)生，AI-2由活化甲基循環(huán)中的酶LuxS合成。LuxS廣泛存在于細

2、菌內(nèi)，暗示了AI-2作為一個通用的語言用于細菌間的信號交流。目前，AI-2如何行使功能的詳細機制僅在少數(shù)幾個種內(nèi)研究清楚。在哈氏弧菌中，AI-2被一個二元信號系統(tǒng)檢測和傳導，周質的結合蛋白LuxP識別含有硼的AI-2分子，進而與胞質的反應調控子相互作用，起始磷酸化級聯(lián)反應，最終調控熒光素酶操縱子的表達。在大腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌中，AI-2首先被lsr轉運體攝取到胞內(nèi)，起始群體感應系統(tǒng)控制的靶基因的表達。然而在許多含有l(wèi)uxS基因的細菌

3、內(nèi)，尤其在革蘭氏陽性細菌中，AI-2如何被檢測以及AI-2調控哪些功能仍然不清楚。
　　金黃色葡萄球菌是一個主要的機會性病原體，能夠引起多種感染性疾病，從輕度的表皮感染到威脅生命的重度感染。許多金黃色葡萄球菌引起的感染涉及到生物被膜形成，如心內(nèi)膜炎、化膿性關節(jié)炎、骨髓炎及植入的醫(yī)療設備相關的感染。研究表明luxS基因存在于金葡菌中，也具有合成AI-2分子的功能。我們的前期工作表明LuxS/AI-2系統(tǒng)能夠調控毒性相關基因的表達，以

4、及通過icaR激活的通路降低生物被膜的形成，然而金黃色葡萄球菌AI-2行使功能的詳細分子機制尚不清楚。
　　我們的研究結果表明，金黃色葡萄球菌NCTC8325中l(wèi)uxS基因的敲除能夠增強生物被膜的形成和PIA的產(chǎn)生。在luxS突變菌株中生物被膜正調控因子saaR的轉錄本水平也有顯著提高。并且這些表型改變能夠被含有l(wèi)uxS基因的質粒和體外合成的AI-2所回補，表明金黃色葡萄球菌AI-2能夠行使信號功能從而調控生物被膜形成和saaR的

5、轉錄。此外，我們發(fā)現(xiàn)luxS/saaR雙突變菌株形成的生物被膜和產(chǎn)生的PIA量與saaR突變菌株一致，也就是在saaR突變菌株的背景下，luxS基因的敲除不能夠增強saaR突變菌株形成生物被膜的能力和icaA基因的轉錄。這些結果證明了金黃色葡萄球菌LuxS/AI-2系統(tǒng)調控PIA依賴的生物被膜形成是通過saaR的抑制來實現(xiàn)。
　　電泳遷移率實驗和β-半乳糖苷酶實驗證明了SaaR能夠特異性結合到自己的啟動子并且正調控saaR的表達。