近日,，國際微生物權(quán)威雜志BMC Microbiology在線刊登了美國俄勒岡州立大學(xué)研究人員的最新研究成果“Quorum sensing modulates colony morphology through alkyl quinolones in Pseudomonas aeruginosa”，文章中,，研究者揭示了綠膿桿菌的群體感應(yīng)系統(tǒng)（Quorum sensing）可以通過烷基-喹諾酮信號分子（alkyl quinolones,，AQ）來調(diào)節(jié)菌體的形態(tài)。
銅綠假單胞菌是一類重要的人類機會致病菌,，這種細菌可以寄居到多種的宿主身上,，在土壤到免疫力低下的病人身上都有分布。在環(huán)境中,，綠膿桿菌更傾向于生成生物被膜來進行繁殖生存,，并且引起感染等，細菌可以依據(jù)所處的不同環(huán)境形成不同類型的生物被膜,；在靜態(tài)的液體培養(yǎng)基表面,，細菌可以在液體-空氣交界面形成薄膜（pellicles），在流動的液體中,，細菌更傾向于吸附至固體表面,，并且在固體表面形成生物被膜，如果在完全固體的培養(yǎng)基表面,，細菌更易于生成完整形態(tài)的菌體（colonies）,。生物被膜是由許多的胞外表多糖（EPS）基質(zhì)組裝而成的，而且包含了許多胞外DNA,、蛋白質(zhì),、RNA和離子等，在綠膿桿菌中,，兩個操縱子家族基因pel和psl主要合成表多糖,，前者主要編碼葡萄糖，而后者主要編碼半乳糖和甘露糖,。
綠膿桿菌的群體感應(yīng)系統(tǒng)是一個依賴細胞密度來調(diào)節(jié)的細菌信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng),，細菌含有群體感應(yīng)系統(tǒng)含有三個組分：las系統(tǒng)、rhl系統(tǒng)和PQS系統(tǒng),，其中PQS系統(tǒng)以烷基-喹諾酮信號分子（AQ）為基礎(chǔ),；三個系統(tǒng)中，las系統(tǒng)（包括轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子LasR和信號合成酶LasI）中轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子LasR可以正調(diào)節(jié)AQ的生成,，而AQ同時在las系統(tǒng)缺失的情況下也可以被生成,；rhl系統(tǒng)可以抑制AQ的生成，AQ的生物合成酶可以使細菌產(chǎn)生超過50種AQ分子,，群體感應(yīng)系統(tǒng)中三個系統(tǒng)可以互相調(diào)節(jié),，他們也可以調(diào)控銅綠假單胞菌基因組超過5%的基因。
研究者Schuster Martin表示,，他們的研究工作揭示了QS系統(tǒng)和EPS之間的關(guān)系,，作者運用了染色質(zhì)免疫共沉淀微陣列法（CHIP-chip）和電泳遷移位移實驗（EMSA）等方法進行了研究,，結(jié)果表明，LasR可以結(jié)合到表多糖合成基因Psl的啟動子位置,，然而LasR的缺失如何影響EPS的產(chǎn)量以及影響菌落生物被膜的產(chǎn)生,，研究者構(gòu)建了lasR的突變體，該突變體在37℃可以形成褶皺的菌落形態(tài),，于是就表明las系統(tǒng)和psl之間有某種聯(lián)系，然后研究者發(fā)現(xiàn)菌體出現(xiàn)褶皺的形態(tài)和pel基因有關(guān)系,，而和psl基因并沒有關(guān)系,，抑制誘變實驗表明，lasR突變體涉及介導(dǎo)了PQS途徑,，研究者通過薄層色譜法對AQ分子進行了表型分析和定量分析,，結(jié)果表明AQ信號分子可以調(diào)節(jié)細菌的菌落形態(tài)。作者的研究結(jié)果表明las系統(tǒng)可以抑制Pel并且通過4-羥烷基-喹諾酮信號分子來調(diào)節(jié)細菌菌體的形態(tài),，這就揭示了銅綠假單胞菌中AQ信號分子的一個新的功能,。（生物谷：T.Shen編譯）
doi:10.1186/1471-2180-12-30
PMC:
PMID:
Quorum sensing modulates colony morphology through alkyl quinolones in Pseudomonas aeruginosa
Rashmi Gupta and Martin Schuster
Background Acyl-homoserine lactone (acyl-HSL) and alkyl quinolone (AQ) based quorum-sensing (QS) systems are important for Pseudomonas aeruginosa virulence and biofilm formation. The effect of QS on biofilm formation is influenced by various genetic and environmental factors. Here, we used a colony biofilm assay to study the effect of the central acyl-HSL QS regulator, LasR, on biofilm formation and structure in the representative clinical P. aeruginosa isolate ZK2870.
Results A lasR mutant exhibited wrinkled colony morphology at 37degreesC in contrast to the smooth colony morphology of the wild-type. Mutational analysis indicated that wrinkling of the lasR mutant is dependent on pel, encoding a biofilm matrix exopolysaccharide. Suppressor mutagenesis and complementation analysis implicated the AQ signaling pathway as the link between las QS and colony morphology. In this pathway, genes pqsA-D are involved in the synthesis of 4-hydroxyalkyl quinolines ("Series A congeners"), which are converted to 3,4-dihydroxyalkyl quinolines ("Series B congeners", including the well-characterized Pseudomonas Quinolone Signal, PQS) by the product of the LasR-dependent pqsH gene. Measurement of AQ in the wild-type, the lasR pqsA::Tn suppressor mutant as well as the defined lasR, pqsH, and lasR pqsH mutants showed a correlation between 4-hydroxyalkyl quinoline levels and the degree of colony wrinkling. Most importantly, the lasR pqsH double mutant displayed wrinkly morphology without producing any 3,4-dihydroxyalkyl quinolines. Constitutive expression of pqsA-D genes in a lasR pqsR::Tn mutant showed that colony wrinkling does not require the AQ receptor PqsR.
Conclusions Taken together, these results indicate that the las QS system represses Pel and modulates colony morphology through a 4-hydroxyalkyl quinoline in a PqsR-independent manner, ascribing a novel function to an AQ other than PQS in P. aeruginosa.
