細菌群感應系統

細菌群體感應系統介導著多種生物效應，如費氏弧菌和哈氏弧菌生物發光，金黃葡萄球菌毒素的產生，胡蘿蔔軟腐歐文氏菌抗菌素卡巴酚及胞外酶的產生，銅綠假單胞菌毒素A及彈性蛋白酶產生，根瘤土壤桿菌Ti質粒轉移因子的產生，目前備受關注的生物膜的形成等，均受細菌群體感應系統的調控。

介導細菌群體效應的信號分子被稱為自體誘導劑，也有稱之為信息素。信號分子大致可以分為3種類型：革蘭氏陰性菌信號分子：醯基高絲氨酸內酯類物質（acylated homoserine lactones，AHLs）；革蘭氏陽性菌信號分子：寡肽類物質（oligopeprides，AIPs）；在革蘭氏陰性細菌和革蘭氏陽性細菌中均存在的信號分子：呋喃醯硼酸二酯（Ruranosyl borate diester，即AI-2）。此外，在個別細菌中還存在著其他的信號分子。

長期以來，人們一直認為只有在多細胞生物體中才存在細胞與細胞之間的信息交流，單細胞的細菌僅僅只是執行著單純的個體行為，細菌與細菌之間並沒有信息交流。

上世紀60年代，有人在對一種海洋魚類的共生菌—費氏弧菌的發光現象的研究中發現，細菌的這種生物發光現象與該細菌的密度變化有關。當細菌達到一定的濃度的時候，細菌會發光，有利於該魚類的捕食、覓偶和躲避天敵，同時，此魚類也可以為細菌提供一個營養豐富的生活環境。這是人們首次發現在細菌之間也存在著信息的交流。

後來近20年裡，有一些關於細菌群體行為的零星報道，但是由於當時研究技術的限制，人們認為細菌的群體感應調節僅僅只是某種細菌的特異行為。到90年代，自Bassler等對哈氏弧菌的研究后才真正的啟動了細菌群體感應調控系統的研究。在以後的研究中發現，不管是在革蘭氏陰性還是在革蘭氏陽性細菌中，都存在著細菌之間信息的交流，甚至還存在細菌種間的信息交流。進入21世紀，細菌群體感應系統已經成為微生物界的熱點問題。

在綠膿桿菌中，群體感應系統可以控制一系列的基因進行特異性表達來控制細菌的毒力發揮。在本項研究中，研究者假設綠膿桿菌的群體感應系統調節子發生了明顯的改變，而這些變化也對於綠膿桿菌的菌落生態學有明顯影響。研究者使用RNA-Seq技術在7株綠膿桿菌中識別出了群體感應系統控制的基因，有些基因並不是在所有菌株中都存在的。隨後研究者測定了群體感應系統調節基因的編碼特徵和細菌分離的生態環境之間的關係，結果表明，群體感應系統在細菌進行棲息地延伸的過程中扮演著重要角色。而且這項研究也揭示了細菌進行群體感應系統孔子以及和進化壓力之間關係的分子機制，這對於了解細菌的致病性以及難以根除的感染性疾病的理解提供了新的思路。

細菌生物膜群體感應系統是指細菌通過分泌信號分子並通過感知其在周圍環境中的濃度，調控某些基因的特異性表達及生理功能和生活習性的系統，是細菌生命活動的主要調控機制之一。通過對細菌生物膜群體感應的研究，可以了解其內部機理和特性，從而找到抑制生物膜有害作用的最好方法。對細菌生物膜群體感應系統的種類、特徵和相關應用的研究進行綜述。