细菌信号AHL降解菌的筛选及其降解酶的研究

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群体感应(quorum sensing,QS)是细菌进行细胞间交流并通过调控相关基因的表达来协调群体行为的机制。酰基高丝氨酸内酯(Acyl-homoserine lactone,AHL)作为革兰氏阴性细菌QS系统的一类主要的信号分子,参与调控抗生素合成,生物膜形成及毒力因子的表达等重要生物功能。研究表明,芽胞杆菌属(Bacillus sp.)细菌产生的AHL内酯酶AiiA能降解信号分子AHL,从而干扰病原菌QS系统的信号传导而阻断其致病机制。在其他细菌以及真核生物中也存在不同类型的AHL降解酶。这些新的AHL降解酶的发现,将为病原菌的生物防治提供一个有效途径。本研究的目的是利用实验室分离保存的丰富的微生物资源,从中筛选能高效降解AHL的菌株,并对其降解酶的特征进行初步研究。 以根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的QS模式系统(1~aI/R.)为模型,用“96孔板液体检测”和“琼脂条检测”法,从实验室保存的菌株中筛选到5个能高效降解AHL的菌株Bt,ZS42, ZS91,ZSlO和ZSl5:其中Bt为苏云金芽胞杆菌(B.thuringiensis);ZS42,ZS91为番茄内生细菌;ZSlO和ZSl5为动物源性细菌。经形态学和16S rDNA分析,初步鉴定ZS42和ZS91为芽胞杆菌属细菌,ZSlO和ZSl5为苍白杆菌属(()chrobactrum sp.)细菌。进一步实验分析显示,各菌株的AHL降解活性均为胞内的酶活性。对各菌株的抗病活性进行分析j发现ZS42对软腐病菌欧文氏菌(帅inia carotovora.pv.cavotovora)SCGl的致病性有较强的抑制作用,Bt,ZS91能在一定程度上抑制软腐病菌害,而ZSlO和ZSl5未表现出明显的抗病活性。 为了进一步研究降解酶的特征,根据已报道的AHL内酯酶基因aiiA两端序列设计引物,从Bt,ZS42,ZS91基因组DNA中分别克隆了aiiA基因。序列分析表明,所扩增的3个基因片段大小均为753bp,和GenBank中已知的AHL内酯酶基因aiiA同源性达98﹪以上。推导得到的氨基酸序列中,均存在GloB保守结构域,与已知AiiA一致。将aiiA基因插入到表达载体pET-17b,构建融合表达载体pET-aiiA,并转入大肠杆菌BL21(DE3)中表达。经IPTG诱导后,SDS-PAGE检测显示AiiA在大肠杆菌BL21(DE3)得到高效表达,大小约为29KD,与理论值相符。活性检测显示,表达重组蛋白AiiA的大肠杆菌有较强的AHL降解活性。 目前仅有一篇关于苍白杆菌属细菌AHL降解酶的报道,且没有相关的降解酶基因信息。因此,进行ZS10和ZS15的AHL降解酶基因的克隆和研究,将不仅有助于研究苍白杆菌属细菌与QS信号降解相关的调控机制,还有助于了解不同类型的AHL降解酶的降解机理。目前,已利用pUC19载体构建了ZS10的基因组DNA文库。
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