群体感应(Quorum sensing, QS)是一种控制细菌通讯的通讯机制,可以通过一个或多个信号分子影响多个基因的转录表达,从而协调多种细菌病原体的群体反应。分泌系统(Secretion systems,SS)在细菌信息交换中发挥同样重要的作用,依靠分泌系统分泌作为毒力因子的蛋白质来促进对宿主细胞的粘附。目前已经报道了8种高效SS,它们都参与毒力因子的分泌或转移,它们分泌的效应蛋白在细菌的毒力和致病性中起着关键作用。已有研究表明,许多细菌的SS直接或间接受到QS的调控,从而影响细菌的毒力和耐药性。河南科技大学的汪洋团队在Microbiol Res上发表文章“New antibacterial targets: Regulation of quorum sensing and secretory systems in zoonotic bacteria”,DOI:10.1016/j.micres.2023.127436。本文综述了几种常见人畜共患致病菌的QS与SS之间的关系,并概述了QS系统调控SS的分子机制,为细菌致病性研究和新型抗菌药物的开发提供理论依据。第一作者:申娅敏,高树基。世界动物卫生组织(OIE)在21世纪初提出了“同一个健康”的概念,提出动物、人类和环境健康是相互交织和相互依存的。一些来自动物的致病菌不仅增加了人类感染的风险,而且还通过促进抗生素耐药性对动物和人类健康构成更大的威胁。QS和SS是致病菌进化出复杂而广泛的调节信号网络,以增强自身适应不同外部环境的适应性和竞争优势,并迅速定植的关键调控系统。一些研究表明,细菌SS与细菌中必需毒力因子的排放密切相关。有效的SS将毒力因子尽可能深入真核宿主细胞。近年来许多研究表明QS可以直接或间接调节多种细菌SS。QS通过调节毒力因子的转录水平,并通过调节SS表达和分泌的信号分子(调节蛋白)与SS启动子结合,影响致病菌的毒力。因为细菌的生长、代谢和致病过程通常依赖于SS, QS与SS之间的调节相互作用已成为一种新的抗菌靶点,引起了国内外研究人员的极大关注。该综述首先介绍了经典QS通路及其在人畜共患细菌中的作用,然后介绍了迄今为止已经描述的8种SS :T1SS、T2SS、T3SS、T4SS、T5SS、T6SS、T7SS和T9SS(图1)。本文将对多种流行的人畜共患致病菌的QS和SS之间的调控相互作用进行综述,以期开发新的抗QS药物,防止抗生素耐药性的出现。在不同的病原体中,QS和SS之间的调控网络和机制是多样而复杂的。已经观察到许多人畜共患细菌之间的调节相互作用,作者在本文中详细介绍了QS对各种人畜共患病原体的SS的调节作用(图2)。其中涉及的人畜共患致病菌有肠出血性大肠杆菌O157:H7(图2a),铜绿假单胞菌(图2b),沙门氏菌(图2d),弧菌属(图2e),金黄色葡萄球菌(图2c),布鲁氏菌(图2f 右),其他关键致病菌(图2f)。阐明QS与SS之间的调控网络是生物学领域的热点和难点研究,有助于了解致病菌QS系统的调控过程、毒力蛋白的转运和分泌以及侵染宿主的机制。虽然针对QS和SS的调控作用而开发的QSIs也已应用于实践,但相关研究还不够深入。然而,靶向QS和SS之间的调控关系是治疗细菌感染的重要一步。一旦这些相关研究取得突破,将为研究QS细菌的病原学、遗传进化和新型抗生素的开发提供理论基础。参考文献:
Shen, Y., et al. (2023). "New antibacterial targets: Regulation of quorum sensing and secretory systems in zoonotic bacteria." Microbiol Res 274: 127436.