對流與胞外基質控制環境系統中生物膜群體感應交流

2021-03-01 環境與地理交叉論壇

題目：Convection and the Extracellular Matrix Dictate Inter- and Intra-Biofilm Quorum Sensing Communication in Environmental Systems

雜誌：Environ Sci Technol 2020, 54:6730–40.

連結：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.0c00716

群體感應(Quorum sensing, QS)可以調節細菌社群行為，影響種群適應性。目前對群體感應系統的遺傳和調控途徑已經進行了深入研究，但是對於在開放性的自然和工程環境體系中QS如何發揮作用還缺少了解。除了環境因子外，生物膜胞外基質以及生物膜群落中共存的群體感應淬滅(Quorum quenching, QQ)相關種群也會影響QS信號傳遞，這些都還需要進一步的研究。本研究將細菌包被在不同海藻酸鹽顆粒中，構建了由QS信號產生菌、淬滅菌和報告菌組成的生物膜系統，通過實驗和數學模型研究了不同功能種群共存的生物膜系統中的QS過程。結果表明，胞外基質、流體力學和信號淬滅都會影響QS信號傳遞。生物膜胞外基質通過擴散作用調控QS信號分子和QQ酶的轉運，從而產生不同的QS信號傳遞與QQ抑制。而在有邊界的開放水環境中，對流會促進QS信號分子的快速分散。QQ酶則必須分泌到胞外或者聚集體外才能發揮作用，這表明細胞裂解對於QQ活性十分重要。本研究中設計的實驗體系可以用於研究信號產生、擴散、識別和信號降級對QS的特定影響，為研究更複雜多物種生物膜群落奠定基礎。

文/蔡鵬，編輯/王瑩瑩

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