比较基因组学分析弧菌属群体感应通路的分布与进化

作     者：毛颖津 高贝乐 MAO Yingjin;GAO Beile

作者机构：中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室广东省海洋药物重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《热带海洋学报》 (Journal of Tropical Oceanography)

年 卷 期：2022年第41卷第1期

页      面：28-41页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

基　　金：广州市科技计划项目(201804010437) 

主　　题：比较基因组学 弧菌 群体感应 信号分子 物种进化 群体感应淬灭剂 

摘      要：群体感应是一种细菌细胞间的通讯过程,细菌通过测量细胞外自诱导剂浓度从而感知群体细胞密度变化。群体感应使细菌能够在两种基因表达模式下转换:在低细胞密度时有利于个体发展,而在高细胞密度时则有利于群体发展。目前主要有7种群体感应通路,分别以oligopeptides、AHL(Acylated Homoserine Lactones)、AI-2(Autoinducer-2)、CAI-1(Cholera Autoinducer-1)、PQS(Pseudomonas Quinolone Signal)、AI-3(Autoinducer-3)以及DSF(Diffusible Signal Factor)作为各群体感应通路的信号分子;其中oligopeptides存在于革兰氏阳性细菌中,其余6种信号分子存在于革兰氏阴性细菌中。弧菌是导致人类感染和水产品污染的主要病原菌,传统的抗生素治疗弧菌感染具有很强的选择压力,导致越来越多耐药弧菌出现。面对愈发严峻的弧菌耐药性问题,目前群体感应淬灭被认为是治疗弧菌感染的重要替代手段之一,因而有必要调查弧菌属细菌不同群体感应通路的分布情况,为针对弧菌的群体感应淬灭剂研发提供重要参考信息。通过比较基因组学分析,发现全基因组测序的46株弧菌存在AHL、AI-2以及CAI-1这3种信号分子通路,其中5株弧菌均含有上述3种信号分子通路,共有30株弧菌只含有AI-2和CAI-1两种信号分子通路;而46株弧菌都不存在PQS、AI-3以及DSF群体感应通路。此外,弧菌群体感应通路的分布与物种进化有关,含有同种群体感应信号分子通路的弧菌,其亲缘关系较近,说明该通路的基因进化自它们的共同祖先。本研究表明开发针对弧菌的群体感应淬灭剂应以AI-2和CAI-1两种信号分子介导的通路作为靶点。