AI-2通过调节c-di-GMP代谢酶DosC影响类志贺邻单胞菌生物膜形成及运动性

摘要

细菌中广泛分布的群体感应信号分子autoinducer-2 （AI-2）会影响细菌的生物膜形成及运动性等生理过程，然而该信号对类志贺邻单胞菌相关表型的调控作用及其分子机制尚未有所报道。【目的】揭示AI-2通过影响胞内环二鸟苷单磷酸（c-di-GMP）水平调控类志贺邻单胞菌生物膜形成及运动性的内在机制，为类志贺邻单胞菌感染的防治提供新思路。【方法】首先利用同源重组方法构建luxS基因敲除菌株（ΔluxS），通过软琼脂平板法和结晶紫染色法分别检测其与野生型泳动能力和生物膜形成水平的差异；之后通过序列比对找到AI-2的潜在受体蛋白DosC（SAMEA2665130＿2180），利用哈维氏弧菌生物发光实验及等温滴定量热实验（ITC）研究DosC的配体结合结构域（ligand-binding domain,LBD）与AI-2的结合能力；通过体外酶活实验、胞内c-di-GMP定量分析研究AI-2对DosC受体活性的影响；最后参照前述方法构建受体DosC编码基因敲除菌株（ΔdosC）并检测其与野生型相比泳动能力和生物膜形成水平的变化。【结果】AI-2与DosC-LBD显示出高亲和作用力；通过高效液相色谱分析发现AI-2会增强受体蛋白DosC的磷酸二酯酶活性，促进c-di-GMP的降解。与野生型相比，ΔluxS和ΔdosC菌株胞内c-di-GMP水平显著升高，泳动与生物膜形成能力均显著降低。【结论】受体蛋白DosC通过响应群体感应信号分子AI-2，增强自身磷酸二酯酶活性，促进c-di-GMP的降解，影响胞内c-di-GMP的含量，进而调控细菌的生物膜形成和泳动能力等表型。