细菌群体感应抑制因子的筛选与功能的初步研究

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细菌感染严重威胁着人类的健康,抗生素的出现让人们有了战胜细菌的力量和能力。长久以来,使用抗生素是人类对付致病菌感染的有效方法,然而伴随抗生素的广泛使用,越来越多的致病菌对抗生素产生了耐药性。群体感应(QuorumSensing, QS)是细菌根据环境中种群密度来调控相关基因表达从而协调细菌行为的机制。细菌的群体感应调控着微生物众多的生理现象,如产生毒力因子、抗生素、发光、生物膜等等。不同种类的信号分子介导不同的QS系统,阻止信号分子的积累或其与受体的识别和结合就可以抑制QS调控的致病基因的表达。因此,QS抑制剂(quorum-sensing inhibitors, QSIs)有望成为控制病原菌感染和耐药性产生的有效武器。人们希望通过对Qs现象的研究,阐明细菌耐药性和致病性的关系,最终找到一种新型的不会对细菌产生耐药压力而又可以消除其致病性的抗菌物质,解决目前与日俱增的细菌耐药性问题。首先本文利用计算机软件,模拟了铜绿假单胞菌群体感应Rh1R受体蛋白的空间结构,建立了分子对接的虚拟筛选方法,选择中草药小分子库作为筛选对象,从中筛选出10个群体感应抑制剂候选化合物,并选择其中绿原酸和穿心莲内酯做抑制活性实验,对紫色杆菌素的产生均表现出了很好的抑制效果。由于食用菌的安全无毒以及与细菌的长期共存和斗争,使我们有理由相信食用菌中存在细菌的群体感应抑制因子,基于此,本研究从十三种食用菌中用75%甲醇提取抑制因子,采用报告菌C.violaceum CV026平板检测法和抑制色素产生的试管实验,最终获得有效粗提物4种,分别是金耳、金针菇、香菇、杏鲍菇粗提物。并研究了这4种食用菌的粗提物对临床常见的致病菌铜绿假单胞菌PA01和条件致病菌粘质沙雷氏菌MGl的细胞迁移的影响,结果表明4种粗提物在不同程度可抑制两株菌的迁移。为了研究这些活性物质是破坏了受体蛋白的结构还是与信号物质竞争受体蛋白作用位点,选择铜绿假单胞菌的一种群体感应受体蛋白Rh1R作为研究对象,构建Rh1R基因的表达宿主菌,诱导产生大量的受体蛋白,与群体感应抑制因子互作后发现受体蛋白并没有受到破坏,暗示这些活性物质属于信号分子竞争性抑制剂。采用层析技术结合群体感应AHL报告菌株,经过样品溶解、TLC分离条件摸索、柱层析及活性追踪、高效液相等对金针菇粗提物进行分离纯化,最终获得了纯的样品,结构解析正在进行中。本研究通过分子对接虚拟筛选,食用菌筛选,基因工程菌株构建及抑制因子分离纯化,获得了10种小分子抑制剂和4种食用菌粗提物,并初步研究了他们的群体感应抑制机制,可能均属于竞争性抑制剂。与传统的抗生素以杀死细菌为目的的作用机制不同,细菌的QSI通过干扰细菌的群体感应系统阻断毒力基因的表达实现抗感染的目的,因不会影响细菌生长,理论上就不会产生耐药性。在治疗细菌感染、植物性病害和工业生产等多个领域具有广泛的应用前景。
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