比较基因组学分析弧菌属群体感应通路的分布与进化

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。