群体感应系统二在抵御噬菌体侵染过程中的机制研究
发布时间：2021-11-18 07:51
细菌群体感应系统具有监控种群密度、调控菌群生理功能的作用,并能增强细菌对外界不良因子的抵御能力,而噬菌体是细菌的“天敌”,也是抑制细菌最为重要的生物因子。探讨群体感应系统介导下细菌对噬菌体的抵御机制无疑具有重要的理论和实践意义。本论文以大肠杆菌BW25113和T4噬菌体为材料开展了相关研究,重点开展了群体感应系统二在协助宿主抵御T4噬菌体侵染过程中的作用机制研究。研究得到了如下结果:1.研究明确了lsrB所编码的蛋白是信号分子AI-2进入胞内的受体。研究发现△lsrB菌株对外源添加信号分子AI-2的添加无反应;而同时lsrB基因的缺失将导致噬菌体对大肠杆菌的侵染能力提高约21%。2.初步明确了大肠杆菌经AI-2介导可通过如下两个机制来抵御T4噬菌体的侵染:首先大肠杆菌通过AI-2系统介导降低了T4噬菌体吸附位点的表达,研究证明经AI-2介导噬菌体吸附受体基因ompC、waaA、waaQ的转录水平分别降低了40%、35%、20%,从而导致噬菌体的吸附量降低了19%。其次研究证明了大肠杆菌可以通过AI-2介导降低宿主基础代谢来增强对噬菌体的抵御能力,研究表明通过AI-2介导可以将宿主基础代...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
细菌群体感应的基本过程[23]
9（AI-1）的合成酶，即LuxI的同源蛋白，仅有LuxR同源蛋白SidA。但大肠杆菌的SdiA蛋白的能够感知来源于其它细菌的AI-1信号分子，如来自于沙门氏菌的AI-1，从而能够调控下游相关基因的表达。大肠杆菌具有完整的群体感应系统二，如图所示。LuxS合成的AI-2分泌到胞外，随着细菌的不断增殖，AI-2的浓度不断增加。当AI-2浓度达到一定阈值，在ABC转运载体LsrABCD帮助下，进入细胞。在胞内，AI-2被LsrK磷酸化，磷酸化的AI-2直接或间接与LsrR作用，从而调控目标基因的表达。同时，来自于其它细菌的AI-2也能进入大肠杆菌，参与调控大肠杆菌的行为。图1.6大肠杆菌AI-2信号的传递过程[4]Fig1.6Modelforregulation,transportation,andmodificatonofAI-2inEscherichiacoli[4]实验发现，在大肠杆菌生长的整个过程中都存在AI-2的分泌。当大肠杆菌生长进入对数期，分泌的AI-2在胞外大量聚集并达到浓度最高，当大肠杆菌进入稳定期时AI-2会进入胞内从而导致胞外的含量急剧下降。研究发现，大肠杆菌luxS突变株中存在着一些记忆编码Lsr转运体，它的作用将胞外过量的AI-2分子运输到胞内，利用ATP磷酸化的AI-2能激活lsr（lsrA、lsrC、lsrD、lsrB、lsrF、lsrG）操纵子的活性。lsrK和lsrR是存在于lsr操纵子上游的两个反向转录基因。lsrR编码的LsrR蛋白可以抑制lsr操纵子的转录，而lsrK编码的LsrK蛋白则是一个激酶。2016年ArindamMitra等人报道[35]，BarA/UvrY双组分调控系统正向调控了luxS基因的转录水平，而CsrA则负调控luxS基因。该研究表明双组分调控系统（TCS）与群体感应系统二之间存在着密切联系，见图1.7。碳存储调控因子（carbonstorageregulator,CsrA）作
10为转录调节因子[36]，参与调控了细菌的多种生理功能，如生物被膜形成[37-38]、运动性[39-40]、病原因子的表达[41-43]、环二鸟氨酸的合成[44-45]、应激感应[46]以及群体感应系统[47-48]和细菌碳代谢水平[49-50]。图1.7BarA/UvrY/CsrA调控系统与群体感应二之间的关联[35]Fig1.7RegulatorycircuitoftheBarA/UvrY/CsrAwithAI-2basedcell-to-cellsignaling[35]大肠杆菌通过多种途径转运并磷酸化葡萄糖后生产6-磷酸葡萄糖，后进入糖酵解途径。野生型大肠杆菌通过磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统（简称PTS系统）转运并磷酸化葡萄糖。PTS系统由EI、HPr和EIIs三部分构成，其中EI由ptsI基因编码，HPr由基因ptsH编码，两者属于胞质可溶性蛋白；EII为蛋白复合体，由基因crr、ptsG编码[51]，如图1.5。PTS系统转运1mol葡萄糖需要消耗1molPEP[52]。当大肠杆菌在以葡萄糖为唯一碳源的培养基中生长时，PTS系统会消耗约50%的PEP用于葡萄糖转运和磷酸化[53]，会影响到以PEP为前体的化合物（如莽草酸、天冬氨酸族氨基酸、芳香族氨基酸等）的合成。在大肠杆菌PTS系统缺陷型中，葡萄糖可以通过半乳糖/氢离子协同转运蛋白（GalP）和葡萄糖激酶（Glk）进入胞内,磷酸基团共体为ATP，但通过GalP和GlK协同作用转运的葡萄糖效率较低。除此以外，大肠杆菌还可以通过引入外源的葡萄糖转运磷酸化系统，如运动假单胞菌来源的glk、glf基因，能够编码葡萄糖激酶（Glk）和葡萄糖转运蛋白（Glf），由ATP为磷酸基团供能，转运并磷酸化葡萄糖[54]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]信号分子调控细菌生物被膜形成的分子机制[J]. 涂春田,汪洋,易力,王瑜欣,刘宝宝,宫胜龙. 生物工程学报. 2019(04)
[2]大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统改造对产L-色氨酸的影响[J]. 吴涛,赵津津,毛贤军. 生物工程学报. 2017(11)
[3]噬菌体及其治疗细菌感染的研究进展[J]. 朱育玮,李玉保,王守荣,吴伟胜,夏光州,肖传刚. 中国畜牧兽医. 2015(03)
本文编号：3502506
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
细菌群体感应的基本过程[23]
9（AI-1）的合成酶，即LuxI的同源蛋白，仅有LuxR同源蛋白SidA。但大肠杆菌的SdiA蛋白的能够感知来源于其它细菌的AI-1信号分子，如来自于沙门氏菌的AI-1，从而能够调控下游相关基因的表达。大肠杆菌具有完整的群体感应系统二，如图所示。LuxS合成的AI-2分泌到胞外，随着细菌的不断增殖，AI-2的浓度不断增加。当AI-2浓度达到一定阈值，在ABC转运载体LsrABCD帮助下，进入细胞。在胞内，AI-2被LsrK磷酸化，磷酸化的AI-2直接或间接与LsrR作用，从而调控目标基因的表达。同时，来自于其它细菌的AI-2也能进入大肠杆菌，参与调控大肠杆菌的行为。图1.6大肠杆菌AI-2信号的传递过程[4]Fig1.6Modelforregulation,transportation,andmodificatonofAI-2inEscherichiacoli[4]实验发现，在大肠杆菌生长的整个过程中都存在AI-2的分泌。当大肠杆菌生长进入对数期，分泌的AI-2在胞外大量聚集并达到浓度最高，当大肠杆菌进入稳定期时AI-2会进入胞内从而导致胞外的含量急剧下降。研究发现，大肠杆菌luxS突变株中存在着一些记忆编码Lsr转运体，它的作用将胞外过量的AI-2分子运输到胞内，利用ATP磷酸化的AI-2能激活lsr（lsrA、lsrC、lsrD、lsrB、lsrF、lsrG）操纵子的活性。lsrK和lsrR是存在于lsr操纵子上游的两个反向转录基因。lsrR编码的LsrR蛋白可以抑制lsr操纵子的转录，而lsrK编码的LsrK蛋白则是一个激酶。2016年ArindamMitra等人报道[35]，BarA/UvrY双组分调控系统正向调控了luxS基因的转录水平，而CsrA则负调控luxS基因。该研究表明双组分调控系统（TCS）与群体感应系统二之间存在着密切联系，见图1.7。碳存储调控因子（carbonstorageregulator,CsrA）作
10为转录调节因子[36]，参与调控了细菌的多种生理功能，如生物被膜形成[37-38]、运动性[39-40]、病原因子的表达[41-43]、环二鸟氨酸的合成[44-45]、应激感应[46]以及群体感应系统[47-48]和细菌碳代谢水平[49-50]。图1.7BarA/UvrY/CsrA调控系统与群体感应二之间的关联[35]Fig1.7RegulatorycircuitoftheBarA/UvrY/CsrAwithAI-2basedcell-to-cellsignaling[35]大肠杆菌通过多种途径转运并磷酸化葡萄糖后生产6-磷酸葡萄糖，后进入糖酵解途径。野生型大肠杆菌通过磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统（简称PTS系统）转运并磷酸化葡萄糖。PTS系统由EI、HPr和EIIs三部分构成，其中EI由ptsI基因编码，HPr由基因ptsH编码，两者属于胞质可溶性蛋白；EII为蛋白复合体，由基因crr、ptsG编码[51]，如图1.5。PTS系统转运1mol葡萄糖需要消耗1molPEP[52]。当大肠杆菌在以葡萄糖为唯一碳源的培养基中生长时，PTS系统会消耗约50%的PEP用于葡萄糖转运和磷酸化[53]，会影响到以PEP为前体的化合物（如莽草酸、天冬氨酸族氨基酸、芳香族氨基酸等）的合成。在大肠杆菌PTS系统缺陷型中，葡萄糖可以通过半乳糖/氢离子协同转运蛋白（GalP）和葡萄糖激酶（Glk）进入胞内,磷酸基团共体为ATP，但通过GalP和GlK协同作用转运的葡萄糖效率较低。除此以外，大肠杆菌还可以通过引入外源的葡萄糖转运磷酸化系统，如运动假单胞菌来源的glk、glf基因，能够编码葡萄糖激酶（Glk）和葡萄糖转运蛋白（Glf），由ATP为磷酸基团供能，转运并磷酸化葡萄糖[54]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]信号分子调控细菌生物被膜形成的分子机制[J]. 涂春田,汪洋,易力,王瑜欣,刘宝宝,宫胜龙. 生物工程学报. 2019(04)
[2]大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统改造对产L-色氨酸的影响[J]. 吴涛,赵津津,毛贤军. 生物工程学报. 2017(11)
[3]噬菌体及其治疗细菌感染的研究进展[J]. 朱育玮,李玉保,王守荣,吴伟胜,夏光州,肖传刚. 中国畜牧兽医. 2015(03)
本文编号：3502506
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