群體感應(yīng)系統(tǒng)介導(dǎo)細(xì)菌生物膜形成的研究進(jìn)展

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(天津科技大學(xué) 生物工程學(xué)院，天津 300457)

細(xì)菌生物膜是指細(xì)菌通過(guò)分泌細(xì)胞外聚合物(EPS)形成高度組織化、系統(tǒng)化的膜狀結(jié)構(gòu)[1-2]。細(xì)菌可借助生物膜增強(qiáng)自身對(duì)于環(huán)境中多種脅迫、對(duì)抗生素的耐受性以及宿主免疫系統(tǒng)攻擊抵抗能力。雖然部分微生物生物膜的形成會(huì)導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)、致病力增強(qiáng)、加劇耐藥形成等負(fù)面作用[3]，但功能性微生物生物膜具有廣闊的應(yīng)用前景，如細(xì)菌纖維素(BC)。BC是一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的胞外纖維素，具有高純度、高抗張強(qiáng)度、優(yōu)良的生物適應(yīng)性等理化性質(zhì)，在食品、醫(yī)療及材料領(lǐng)域廣泛使用[4-5]。目前，銅綠假單胞菌(P.aeruginosa)[6]、大腸肝菌(E.coli)[7]、金黃色葡萄球菌(S.aureus)[8]與霍亂弧菌(V.cholerae)[9]等微生物的生物膜形成與群體感應(yīng)現(xiàn)象間關(guān)聯(lián)已有部分研究。生物膜的形成過(guò)程與調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，探究群體感應(yīng)與生物膜之間的關(guān)系對(duì)降低細(xì)菌耐藥性、指導(dǎo)食品生產(chǎn)安全以及提高功能性生物膜產(chǎn)量具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 群體感應(yīng)系統(tǒng)

Nsalson等[10]在1970年報(bào)道了海洋費(fèi)氏弧菌(Vibriofischeri)的菌體密度與一種夏威夷魷魚(yú)的生物發(fā)光能力成正相關(guān)，該現(xiàn)象受細(xì)菌的群體感應(yīng)系統(tǒng)所調(diào)節(jié)。細(xì)菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中會(huì)不斷生成1種自體誘導(dǎo)物(AI)的化學(xué)信號(hào)分子。它會(huì)隨著細(xì)菌的細(xì)胞種群密度不斷增加而同步增長(zhǎng)[11]，當(dāng)自體誘導(dǎo)物從細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散到細(xì)胞外，其在細(xì)胞外環(huán)境中累積達(dá)到一定閾值后開(kāi)啟細(xì)胞密度依賴(lài)的特定基因表達(dá)，這種細(xì)菌細(xì)胞與細(xì)胞間的通訊系統(tǒng)即為群體感應(yīng)(QS)。……