近日,,國際著名雜志PLoS Pathogens(IF 9.079 2010)刊登了荷蘭和以色列研究人員最新的一篇綜述文章“Microbial Spy Games and Host Response: Roles of a Pseudomonas aeruginosa Small Molecule in Communication with Other Species,。”,,在文章中,作者分析了銅綠假單胞菌(綠膿桿菌 Pseudomonas aeruginosa)中QS系統(tǒng)信號分子3OC12HSL的重要作用,,以及在其他微生物群體中的中樞信號調(diào)節(jié)作用,,最后作者闡述了人體免疫系統(tǒng)對該信號分子的免疫反應(yīng)以及應(yīng)對策略。
銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa, PA),,又名綠膿桿菌,,是假單胞菌屬的代表菌種,該菌能產(chǎn)生藍(lán)綠色的綠膿素和綠色帶熒光的熒光素,,且均為水溶性色素,,因而使培養(yǎng)基呈現(xiàn)帶熒光的藍(lán)綠色。銅綠假單胞菌無莢膜、無芽胞,、能運(yùn)動,,形態(tài)不一,成對排列或成短鏈狀,,為專性需氧菌。廣泛分布于自然界,,及正常人的皮膚,,呼吸道和消化道,它在巖石和土壤的濕潤表面能夠形成生物被膜,。
喹諾酮系統(tǒng)(Quorum Sensing):一個(gè)復(fù)雜的信號交流系統(tǒng)
銅綠假單胞菌的QS信號系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的信號交流系統(tǒng),,該系統(tǒng)可以通過產(chǎn)生,分泌小的信號分子來控制細(xì)菌細(xì)胞的群體密度,,文章中,,作者通過5個(gè)方面來闡述了銅綠假單胞菌3OC12HSL(3-氧-十二烷酰-高絲氨酸內(nèi)酯)分子在微生物群體間的中樞作用,并且引出了這一信號分子給人體免疫系統(tǒng)帶來的影響以及免疫系統(tǒng)如何抵御細(xì)菌的毒力影響,。
在銅綠假單胞菌中,,QS系統(tǒng)一個(gè)含有復(fù)雜襲擊系統(tǒng)的重要的信號分子系統(tǒng),QS系統(tǒng)包含三大系統(tǒng):Las系統(tǒng),、Rhl系統(tǒng),、PQS系統(tǒng);就Las系統(tǒng)來說,,該系統(tǒng)包括LasI和LasR,前者催化合成信號分子3OC12HSL,,而后者是3OC12HSL的受體,感受該信號分子并且誘導(dǎo)各種毒性因子進(jìn)行表達(dá),,最終產(chǎn)生外毒素,、蛋白酶和次級代謝產(chǎn)物。
人體免疫系統(tǒng)對3OC12HSL分子的識別
當(dāng)人體感染綠膿桿菌,,綠膿桿菌就是釋放3OC12HSL分子,,人體免疫系統(tǒng)就會察覺到該信號分子,巨噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞就會對該信號分子產(chǎn)生反應(yīng),,進(jìn)而產(chǎn)生炎癥等免疫調(diào)節(jié)反應(yīng),,例如,眼鏡的角膜上皮細(xì)胞檢測到3OC12HSL分子后,,就會產(chǎn)生巨噬細(xì)胞吸引劑IL-6,,最終產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)以應(yīng)對綠膿桿菌的感染。
種間的信號傳遞:銅綠假單胞菌vs金黃色葡萄球菌
類似于機(jī)體的免疫反應(yīng),,金黃色葡萄球菌也會檢測到銅綠假單胞菌的信號分子3OC12HSL,,從而做出應(yīng)對策略,protein A是金黃色葡萄球菌的一個(gè)重要的表面蛋白,protein A受信號分子3OC12HSL的調(diào)節(jié),,通過結(jié)合在免疫球蛋白G的Fc 受體上來逃脫人體的免疫監(jiān)視,,銅綠假單胞菌的3OC12HSL可以調(diào)節(jié)很多金葡菌的基因。能夠有一套機(jī)制來有效監(jiān)測3OC12HSL信號分子,,對于金葡菌來說,,是和銅綠假單胞菌這個(gè)競爭者共存所必須的。
Inter-kingdom Sensing:銅綠假單胞菌vs白色念珠菌
白色念珠菌是一種可以改變形態(tài)的雙相型真菌,,有酵母和菌絲兩種存在形態(tài),;銅綠假單胞菌易于吸附到白色念珠菌的菌絲形態(tài)上,并且使其致死,,銅綠假單胞菌的信號分子3OC12HSL不僅可以調(diào)節(jié)其吸附在白色念珠菌菌絲上的能力,,而且可以調(diào)節(jié)白色念珠菌,阻止它兩種形態(tài)之間的轉(zhuǎn)換,。
干擾交流或成為潛在的治療策略
酶法干預(yù)
許多細(xì)菌都含有編碼內(nèi)酯酶或者?;D(zhuǎn)移酶的基因,這些酶可以分解3OC12HSL信號分子從而達(dá)到不同菌之間的信號傳遞,,在真菌中,,真菌可以產(chǎn)生分解信號分子的酶,從而達(dá)到干擾QS介導(dǎo)的中間信號交流,;類似地,,在人體中也有可以分解該信號分子的酶-對氧磷酶。
非酶法干預(yù)
白色念珠菌可以分泌法尼醇,,這種物質(zhì)和QS信號分子3OC12HSL在結(jié)構(gòu)上很相似,,在低細(xì)胞密度時(shí)可以抑制銅綠假單胞菌的PQS的產(chǎn)量;而在高細(xì)胞濃度時(shí),,銅綠假單胞菌卻可以借助PQS系統(tǒng)中的PqsR的活力來抑制法尼醇的作用,。
總的來說,QS調(diào)節(jié)分子3OC12HSL在扮演毒力調(diào)節(jié)的中樞角色上,,它既調(diào)節(jié)機(jī)體對于綠膿桿菌感染所引起的免疫反應(yīng),,又影響其它機(jī)會致病菌的毒力;總之,,QS系統(tǒng)作為微生物毒力調(diào)控的參與者以及主導(dǎo)者,,它控制著胞外的一系列信號分子,而這些信號分子有可能在日后成為新型的藥物靶點(diǎn)來生產(chǎn)出新型藥物用來抑制或者殺滅微生物的感染,。