基于AHL信号分子介导的群体感应动态调控开关的构建研究文献综述

 2023-04-17 05:04

文献综述

文 献 综 述一、研究背景细菌在生长繁殖过程中,不断合成信号分子(AI),当其浓度达到一定阈值时,即启动菌体中相关基因的表达以适应环境的变化,这种细菌内部的调控被称为群体感应(QS)。

细菌产生的 AI分子主要包括五种类型,其中研究最为广泛的是革兰氏阳性细菌产生的寡肽类信号分子和革兰氏阴性细菌产生的 AHL 类信号分子。

革兰氏阴性菌的AI-1为N-酰基高丝氨酸内酯(N-acylhomoserinelactones,AHL)类物质。

不同细菌甚至同一细菌的不同AHL合成系统,其合成的AHL结构不尽相同,酰基碳链长度为4~16个碳原子,通常是以2个碳原子为基本单元(如C4、C6和C8等)。

AHL是由AHL合成酶LuxI家族蛋白以S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,SAM)和酰基载体蛋白为底物,将与酰基载体蛋白结合的脂肪酰基衍生物转移到SAM的氨基上进行合成。

当AHL浓度达到临界阈值时,AHL与LuxR家族的DNA结合受体蛋白相互作用形成AHL-LuxR复合体,AHL-LuxR复合体再与DNA的基因启动子区结合,启动下游基因的表达。

群体感应能够使细胞在达到一定种群数量后改变群体的基因表达,这个特点与发酵工程对动态代谢产物调控的需求相契合。

在传统发酵工程领域,工程师通常会对细菌内部的代谢途径进行一系列的删改,目的是最大化目标代谢产物的生产效率。

然而,在这一过程中,改造的代谢途径可能会对细菌自身生长产生代谢压力甚至是细胞毒性,因此需要合理的代谢优化以保证细胞在生长与生产两相之间进行适时的转变。

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