主办单位：南京工业大学
协办单位：中国生物工程学会
协办单位：中国化工学会生物化工专业委员会
ISSN：-CN：32-/Q
米曲霉来源的环二肽对荧光假单胞菌
群体感应的抑制及其机制
丁婷，李勇
(北京大学公共卫生学院营养与食品卫生系)
摘要
荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)是一类重要的食品腐败菌，在乳制品、肉制品、水产品等食品中经常被检测到。细菌通过群体感应(quorumsensing,QS)系统来进行彼此之间的交流，腐败菌的一些特性也受到QS系统的调控。因此，以QS系统为靶点来控制食品的腐败，提高食品质量和安全性是一条潜在可行的途径。本研究中，笔者从米曲霉(Aspergillusoryzae)D01的次级代谢产物中分离得到了一种群体感应抑制剂——环二肽(L-苯丙氨酸-L-脯氨酸,cyclo-(L-phenylalanyl-L-prolyl))，并测定了其对荧光假单胞菌群体感应的抑制活性，并用分子对接的方法分析了其抑制机制。结果表明：当环二肽的质量浓度为60μg/mL时，细菌泳动运动、群集运动的区域直径比对照组分别减少了66.62%和36.92%；生物被膜含量比对照组减少了75.86%。L-苯丙氨酸-L-脯氨酸能显著抑制荧光假单胞菌的QS表型——紫色素的产生、泳动和群集运动，胞外蛋白酶的产生和生物被膜的形成。分子对接分析表明，其抑制机制可能是由于环二肽与荧光假单胞菌的LuxI型蛋白竞争性结合，阻碍了信号分子产生并阻断了相关基因的表达所致。关键词：群体感应；环(L-苯丙氨酸-L-脯氨酸)；荧光假单胞菌；生物被膜；分子对接水产品是食品蛋白质的重要来源，因其具有热量低、营养丰富、味道鲜美、富含不饱和脂肪酸等特点，深受消费者的喜爱。但是水产品在运输、加工及储存过程中容易受到微生物污染，造成食品质量恶化和经济损失[1-2]。微生物是引起食品腐败的主要原因[3]，腐败食品中的致病菌会引起食物中*，给人类的生命健康带来严重危害。冷藏水产品中部分嗜冷菌可以在低温条件下生长，如假单胞菌属(Pseudomonassp.)、微球菌属(Micrococcussp.)、希瓦氏菌属(Shewanellasp.)、不动杆菌属(Acinetobactersp.)和嗜冷杆菌属(Psychrobactersp.)等[4-6]。它们可以将蛋白质分解为各种有*物质，包括吲哚、苯酚、腐胺、尸胺、硫化氢、甲烷和氨等，并释放异味[7]。冷藏水产品中最常见的假单胞菌是荧光假单胞菌(P.fluorescens)，它是一种常见的食品腐败菌，常出现在牛奶、鸡肉、鱼类等各种冷藏食品中，是导致食物变质的主要细菌[8-9]。此外，在临床上，部分患者在接受到由荧光假单胞菌污染的血液和血液制品时，会表现出严重的临床症状，如败血症、感染性休克和血管内凝血等[10]。细菌依靠群体感应来调节各种表型的表达，如*力因子的产生、致病性、生物被膜的形成等[11-12]。
群体感应(QS)是一种细胞间的通信机制，通过这种机制细菌可以监测其种群密度并调节各种群体性行为。QS系统是由小分子自体诱导物(AIs)来介导的。大多数革兰氏阴性菌利用N-乙酰高丝氨酸内酯(AHL)作为信号分子；革兰氏阳性菌主要由寡肽(AIP)信号分子介导；种间(内)信息交流主要由呋喃硼酸二酯类(AI-2)信号分子介导。此外，还包括喹诺酮类信号分子、扩散信号因子等[13]。荧光假单胞菌是一类革兰氏阴性、杆状、活动性强的细菌，能够在多种环境中生存。群体感应网络和生物被膜的形成特性是它们在环境中作用的重要组成部分。荧光假单胞菌主要存在LuxI/R型群体感应系统。在其QS通路中，信号分子AHLs是由LuxI型蛋白产生并与LuxR型蛋白结合，从而触发相关基因的表达，使细菌产生特定的生理活动。EI-Sayed等[14]发现，荧光假单胞菌P.fluorescensNCIMB中存在mpuI-mpuR系统。这种LuxI/R型的QS系统调节聚酮类抗生素莫匹罗星的生物合成。Laue等[15]发现荧光假单胞菌P.fluorescensF的QS系统中唯一已知的成分是AHL合成酶及其产生的AHLs。AHL合成酶(HdtS蛋白)与溶血磷脂酸酰基转移酶家族有关，能产生3种AHLs：N-hexanoyl-HSL、N-(3-hydroxy-7-cis-tetradecenoyl)-HSL和N-decanoyl-HSL。Kwak等[16]研究发现，荧光假单胞菌P.fluorescens2P24也具有LuxI/R型群体感应系统，即PcoIR系统，能合成6种AHLs。近年来，AHLs介导的QS系统在食品腐败和致病性中的作用机制受到了广泛