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会议时间： 2014-10-27
摘要： 细菌群体感应抑制剂是能够打断或减弱细菌生物膜形成过程中的群体感应,抑制生物膜形成的一类物质。海洋防污中,在涂料中添加细菌群体感应抑制剂抑制微生物膜形成,从而防止后续污损生物的附着是目前公认的一种有前景的防污方式。研究选用三种细菌群体感应抑制剂3,4-Dibromo-2(5H)furanone,4-Nitropyridine-N-oxide,Indole,探讨其在不同浓度下(0.1,1,10,50 mg/L)对污损硅藻Cylindrotheca sp.的生长及附着的影响。通过藻细胞比生长速率计算,这三类细菌群体感应抑制剂均能有效抑制藻细胞的生长,浓度越高,抑制作用越明显,其中3,4-Dibromo-2(5H)furanone和4-Nitropyridine-N-oxide在0.1 mg/L时均能显著降低藻细胞的比生长速率,抑制效果优于Indole。通过长期(15 days)培养发现,三类细菌群体感应抑制剂能不同程度地影响藻细胞附着及胞外聚合物的产生。3,4-Dibromo-2(5H)furanone和4-Nitropyridine-N-oxide在10 mg/L及以上浓度时,明显降低了附着藻细胞内的叶绿素含量,说明这两种信号分子能够抑制藻细胞的附着及生长。而Indole在低浓度(10 mg/L)下显著增加了附着藻细胞的叶绿素含量,说明低浓度下Indole能够促进藻的附着及生长。为了进一步探讨群体感应抑制剂对硅藻附着的影响,测定附着藻细胞的胞外聚合物(蛋白和多糖)含量。结果表明信号分子抑制剂能显著抑制藻胞外聚合物的产生,尤其对胞外多糖的产生,其抑制作用大小依次为:3,4-Dibromo-2(5H)furanone>4-Nitropyridine-N-oxide>Indole。在高浓度50 mg/L时,藻培养液中的胞外多糖含量明显增加,说明高浓度可能造成藻细胞的破裂,从而导致溶液中多糖含量明显增加。
关键词: 细菌群体感应抑制剂 ；硅藻 ；附着 ；胞外聚合物
摘要： 【背景】传统抑菌剂的大量使用导致细菌产生多重耐药性与抗性,而基于细菌群体感应靶点调控的新型抑菌剂可缓解细菌耐药性与抗性,是未来抑菌剂的发展方向之一。【目的】研究连翘(Forsythiasuspensa)提取物对嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila)群体感应系统的影响及可能的作用机制,为新型抑菌剂的开发提供理论依据。【方法】以紫色杆菌(Chromobacterium violaceum)CV026为报告菌株,以嗜水气单胞菌为供试菌株,采用倍比稀释法测定连翘提取物对2种菌的最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC),通过微量法测定提取物对嗜水气单胞菌生长、群集运动及蛋白酶活性的影响,利用高效液相色谱串联质谱法分析提取物中的主要成分,采用分子对接模拟探究提取物对嗜水气单胞菌群体感应系统的作用机制。【结果】连翘提取物对紫色杆菌CV026和嗜水气单胞菌的MIC均为16.00mg/mL。在亚抑菌浓度下,连翘提取物处理显著抑制了CV026紫色菌素的产生,最大抑制率高达56.30%。经8.00mg/mL连翘提取物处理后,嗜水气单胞菌的群集运动迁移能力(85.70%)及蛋白酶活性(35.40%)均受到抑制,而且呈现出浓度依赖性。连翘提取物的主要成分为连翘苷、连翘酯苷、槲皮素、咖啡酸等,分子对接结果表明,槲皮素、咖啡酸等成分可与细菌群体感应LasR受体蛋白竞争性结合,从而抑制嗜水气单胞菌的群体感应系统。【结论】连翘提取物可作为细菌群体感应抑制剂或新型抑菌剂应用于水产养殖或生物防治等领域。
关键词: 连翘提取物 ；嗜水气单胞菌 ；群体感应 ；生物防治
被引量
18
摘要： 【目的】研究天然群体感应抑制剂(Quorum sensing inhibitors,QSI)分子对海洋生态功能菌生物膜形成的影响。【方法】以对污损生物幼虫附着具有诱导作用的海洋细菌为目标菌,通过在其生物膜的形成过程中添加天然群体感应抑制剂,研究其对目标菌成膜细菌数和浮游细菌数、生物膜形态以及生物膜表面胞外多糖含量的影响。【结果】呋喃酮和吡啶在50 mg/L时,对8株目标菌的成膜有显著的抑制作用,抑制率在80%左右,吲哚、青霉烷酸和香豆素在较高浓度800 mg/L才有比较好的抑制活性。生长抑制实验结果显示,同等浓度下,QSI分子对目标菌成膜的抑制活性明显高于其对浮游细菌生长的抑制活性。结果表明,QSI分子主要通过干扰目标菌群体感应系统以抑制生物膜的形成。【结论】研究证实QSI分子在海洋菌生物膜形成过程中具有一定的调控作用。通过添加QSI可能能够间接抑制由生物膜诱导的污损生物附着,从而以新的角度研制新型抗污损物质。
关键词: 群体感应抑制剂 ；生物膜 ；抑制活性
被引量
14
摘要： 以mini-Tn5突变株Chromobacterium violaceum CV026为报告菌检测系统,研究钝顶螺旋藻甲醇提取物的群体感应抑制活性及对大菱鲆腐败菌Shewanella putrefacens生物膜形成的影响。结果表明:螺旋藻75%甲醇提取物(0.125～1.000g/100mL)不仅能显著降低Chromobacterium violaceum CV026细菌紫色菌素的产生,而且能显著抑制外源信号分子N-已酰化高丝氨酸内酯(10μmol/L C6-HSL)诱导的报告菌紫色菌素的增加。当螺旋藻提取物添加质量浓度为1.000g/100mL时,对报告菌紫色菌素的抑制率达87.67%,对Shewanella putrefacens生物膜的形成抑制率达77.05%,与对照差异均达显著水平(P<0.05)。抑菌实验表明,在给定的质量浓度范围内,螺旋藻提取物对报告菌的生长无显著影响;螺旋藻提取物抑制紫色色素的产生与生物膜的形成不是通过抑制细菌的生长来实现的,而与抑制信号分子诱导的群体感应现象有关;螺旋藻提取物具有较强的细菌群体感应抑制活性,可作为细菌群体感应抑制剂用于新鲜食品及其制品的贮藏与保鲜。
关键词: 钝顶螺旋藻 ；群体感应抑制剂 ；N-己酰高丝酰胺内酯(C6-HSL)
被引量
15
摘要： 细菌的群体感应现象是近年来微生物学、食品保藏学以及天然产物化学等领域研究的热点。随着对群体感应系统研究的不断深入,越来越多的群体感应类型不断地被报道,不同类型的群体感应现象由不同种类的信号分子来介导,各种群体感应抑制剂也不断地涌现。群体感应抑制剂可以阻断细菌的群体感应系统,抑制细菌毒力基因的表达而不影响细菌的生长与增殖,因此,应用群体感应抑制剂可以避免细菌因生长压力而产生耐药性。本文中,笔者主要按照信号分子的种类综述目前已报道的细菌群体感应系统的类型、群体感应的干扰策略以及天然产物来源的群体感应抑制剂的研究现状。另外,笔者还介绍了不同种类信号分子介导的细菌群体感应机制以及已报道的天然产物来源的细菌群体感应抑制剂的种类,并展望其应用前景。
关键词: 群体感应 ；群体感应抑制剂 ；信号分子 ；天然产物
被引量
9
【会议论文】 •
会议名称： 第二届食品体系细菌群体感应学术研讨会
会议时间： 2018-03-31
摘要： 细菌的群体感应现象是近年来微生物学、食品保藏学以及天然产物化学等领域研究的热点.随着对群体感应系统研究的不断深入,越来越多的群体感应类型不断地被报道,不同类型的群体感应现象由不同种类的信号分子来介导,各种群体感应抑制剂也不断地涌现.群体感应抑制剂可以阻断细菌的群体感应系统,抑制细菌毒力基因的表达而不影响细菌的生长与增殖,因此,应用群体感应抑制剂可以避免细菌因生长压力而产生耐药性.本文中,笔者主要按照信号分子的种类综述目前已报道的细菌群体感应系统的类型、群体感应的干扰策略以及天然产物来源的群体感应抑制剂的研究现状.另外,笔者还介绍了不同种类信号分子介导的细菌群体感应机制以及已报道的天然产物来源的细菌群体感应抑制剂的种类,并展望其应用前景.
关键词: 细菌感染 ；群体感应抑制剂 ；天然产物 ；抗菌活性
会议时间： 2014-10-27
摘要： 海洋生物污损是指附着在船舶或人工设施上,给人类的海洋经济活动带来巨大损失的海洋微生物、植物和动物的总称。海洋生物污损的形成过程是一个从小(细菌、硅藻)到大(大型藻类、动物)、逐级有序的过程,这种过程受到多种代谢或信号物质的调控。很多研究表明细菌的存在调控了后续污损生物群落的形成,细菌产生的群体感应信号分子N-酰基高丝氨酸内酯类物质(AHLs)不仅介导细菌之间的信号传递,同时也介导了细菌与真核生物(藻类、动物)之间的信号传递,影响污损生物的附着。因此,研究海洋环境中普遍存在的革兰氏阴性菌的群体感应信号分子AHLs对硅藻附着的影响,对揭示海洋污损生物的形成过程具有重要意义,同时,对环境友好型高效抗污材料的开发具有积极的指导作用。以烟台海域分离到的春季优势污损硅藻Cylindrotheca sp.为对象,探讨6种信号分子AHLs(C4-HSL,C6-HSL,C8-HSL,C10-HSL,C12-HLS,C14-HSL)不同浓度(0.01,0.1,1,10,100 mg/L)下对硅藻生长和附着的影响。研究结果表明,短链信号分子C4-HSL对硅藻的生长无明显作用,其它长链信号分子随着浓度的增加,对硅藻的生长和附着均有明显的抑制作用,并且碳链越长,抑制作用越明显。这说明细菌群体感应信号分子可能介导生物污损形成过程中细菌和硅藻的相互作用,随着细菌生物膜的形成,大量的信号分子合成,浓度升高,从而对硅藻的生长和附着产生抑制,这也可能是藻菌之间一种相互竞争的方式。
关键词: 细菌群体感应信号分子 ；AHLs ；硅藻 ；附着
摘要： 海洋生物污损（Marine biofouling）是指海洋环境中微生物、藻类、无脊椎动物等生物在船体、水下基础设施及海洋设备表面附着、生长并形成生物膜的过程。这种现象对人类航运业和水下作业活动造成严重影响,不仅增加船舶航行阻力,导致燃油消耗上升、碳排放增加,还会缩短船体和设备的使用寿命,提升维护和清理成本。此外,海洋生物污损可加速水下结构的腐蚀,影响海洋传感器、管道及海上风电设施的正常运行,甚至可能通过船舶跨区域运输外来物种,破坏海洋生态系统的稳定性。因此,如何有效抑制海洋污损的发生,减少其对航运和水下作业的不利影响,已成为海洋工程和防污技术领域亟待解决的重要课题。论文以304不锈钢（SS 304）作为基底,通过模仿贻贝粘蛋白的粘附方式制备了亲水性仿生涂层,然后对涂层的理化性质与制备工艺进行了进一步的改进,得到具有协同防污作用的水凝胶-金属有机骨架-群体感应抑制剂防污涂层,为表面绿色防污减阻提供了一种新的途径,主要研究内容如下: 1.仿贻贝粘蛋白原理逐层（LBL）自组装涂层的制备及其防污性能研究 本研究开发了一种新型环保型海洋防污涂层,该涂层基于聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与连苯三酚（PG）的加成反应,在不锈钢表面通过LBL技术锚定具有微生物抑制活性的酚类物质。研究通过纸盘法筛选PG作为最优酚源,并利用逐层自组装技术制备涂层,结聚乙烯亚胺（PEI）以增强涂层的平整性和性能。实验结果表明,SS-PG@PVP涂层对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和三角褐指藻的抑制率分别为89.14%、62.33%和82.13%,PEI的引入进一步提升了抑制率至93.10%、93.53%和95.40%。该涂层采用无毒、高性价比的PG、PEI和PVP作为原料,具备工业化合成的可行性,相较传统共聚物防污涂料,具有经济优势。LBL技术的应用简化了制备工艺,为海洋船舶和水下基础设施提供了可规模化生产的防污解决方案。 2.贻贝粘蛋白启发双重交联可喷涂水凝胶防污涂料的制备与研究 确定最佳酚源后,本研究进一步加入五氧化二钒（VP）进行配位交联,并优化涂层的制备方法为两步法喷涂成型。通过PVP吸附苯酚形成PG/PVP共聚物,并进一步与PEI和VP进行双重交联,制备PG/PVP/PEI/V2O5水凝胶。实验结果表明,该水凝胶在溶胀平衡时的溶胀率从37%降至32%,展现出稳定的润滑特性,摩擦系数（COF）随交联程度降低,并在30分钟后保持稳定。涂层的赫兹接触应力从3.25 MPa提升至3.42 MPa,表现出良好的附着力。防污测试显示,PG/PVP/PEI水凝胶涂层对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、小球藻和三角褐指藻的抑制率分别达到99.96%、87.75%、86.60%和54.83%,经VP交联后,对四种典型污损生物的抑制率均超过99%,同时对SS 304不锈钢的腐蚀抑制率提升至63.49%。本研究表明,双重交联水凝胶涂层在海洋防污和防腐方面具有优异性能和良好的机械稳定性,为水凝胶基防污涂层的实际应用提供了新思路。 3.负载群体感应抑制剂的金属有机骨架材料在仿贻贝水凝胶中的应用 在金属离子配位交联的基础上,不改变涂层成型方式,将PG/PVP/PEI涂层中提供配位金属离子的VP替换为负载2-（5H）呋喃酮（HF）的2-甲基咪唑锌盐（ZIF-8）金属有机骨架,并对负载前后的ZIF-8进行理化表征,以验证HF的成功负载。实验结果表明,FT-IR、XPS和TGA证实ZIF-8成功负载HF,SEM、HRTEM、BET和XRD分析表明HF在ZIF-8内部形成有效封装,且未破坏其晶体结构。防污实验显示,HF@ZIF-8进一步增强了对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制效果,最高抑制率分别达到97.28%和97%以上。此外,HF@ZIF-8具有显著的群体感应抑制能力,在0.25 mg/m L的亚生长抑制浓度下即可有效抑制紫色杆菌CV026的色素合成。重构后的PG/PVP/PEI/HF@ZIF-8水凝胶涂层结合了阳极保护和物理屏蔽效应,腐蚀抑制率提高至72.47%,优于PG/PVP/PEI/V2O5涂层（63.49%）。本研究表明,负载HF的MOF材料可显著提升水凝胶涂层的防污、防腐和群体感应抑制性能,为海洋防污涂层的开发提供了新思路。
关键词: 海洋生物污损 ；复合水凝胶涂料 ；金属有机骨架 ；群体感应抑制剂 ；协同防污
摘要： 群体感应(QS)是一种广泛存在于多种微生物中的细胞间通信系统,依赖于可扩散的群体感应信号分子(QSSM)的产生和感应,这些信号分子有时被称为自诱导剂(Autoinducers,AI)。一旦细菌种群周围环境中QSSM浓度达到特定阈值,多个基因的转录就会同步,从而使种群能够集体行动。这种可扩散的信号调节控制着群集运动、生物膜成熟、毒力因子、次级代谢产物产生以及抗生素耐药性等广泛的活动。近年来,开发新型抗菌剂的尝试包括靶向特定的毒力因子或毒力调节机制,以最大限度地减少导致耐药性出现的选择性压力。一种重要策略是干扰QS介导的信号传导,破坏细菌通信以减弱毒力,从而使感染的细菌能够被宿主防御系统清除。与传统抗生素相比,QS抑制剂(QSI)不会直接损害细菌生存能力,在耐药性方面施加的选择性压力应该更小。鉴于此,本论文以QS为靶标,根据自诱导剂和已报道的QSI的结构特征,利用分子拼接和生物电子等排原理等策略,设计并合成了 20个系列共197个新化合物,并对目标化合物的结构进行了结构表征和生物活性测定。我们通过测定化合物对七种不同的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的MIC值和铜绿假单胞菌在含一定浓度化合物的细菌培养液中的生长曲线来确定化合物对细菌生长的影响。并测定了化合物对QS系统调节的各种毒力因子(例如:绿脓菌素、鼠李糖脂、蛋白水解酶和群集运动等)和生物膜的抑制活性。但由于单独的QSI可能不足以完全清除细菌,我们进一步测定了化合物和抗生素环丙沙星和克拉霉素的联用效果,期待达到不仅能清除细菌又能解决细菌耐药性的目的。最后,采用四种荧光报告菌株 PAO1-lasB-gfp、PAO1-rhlA-gfp、PAO1-pqsA-gfp和 PAO1-gfp进一步测定化合物对铜绿假单胞菌三个QS系统的靶向性。苯并噻唑衍生物作为群体感应抑制剂的研究。根据对QSI结构的调研,我们发现在N-酰基和1,2,3-三唑核之间具有亚甲基对化合物的QS抑制活性是必不可少的,但是用不同的基团取代化合物的头部仍能保持QS抑制活性。而且我们发现苯并噻唑化合物不仅能显著降低了细菌产生的参与QS和氧化还原平衡机制的有毒代谢物的水平,还能降低细菌群集和附着在表面的能力。根据分子杂合原理,我们将这些具有QS抑制潜力的关键药效团融合到一起,以2-氨基苯并噻唑作为母核,并在侧链引入亚甲基连接的N-酰基和1,2,3-三唑核,从而得到全新的母核结构作为QSI。其中化合物51、6i和7j有中等程度的绿脓菌素抑制活性。在后续的生长抑制实验中,细菌在含有化合物的培养液中的生长趋势和阴性对照组基本保持一致,这些结果进一步证明了这些化合物对细菌的生长不产生影响,不会对细菌产生选择性压力。而且在后期测定化合物对更多毒力因子和生物膜生成的抑制活性中,我们发现这些化合物在鼠李糖脂的产生,蛋白水解酶活性和生物膜的形成方面都表现出较好的抑制活性,大部分化合物都有一定程度抑制作用,例如,在16μg/mL时,活性最好的化合物7j能够抑制51.55±4.79%的生物膜的形成,并且扫描电镜结果进一步证明了化合物7j对生物膜的抑制作用。在与传统抗生素CIP和CLA联用中,它们能以浓度依赖的方式增强抗生素的抗菌效果。在安全性评价中,化合物在256 μg/mL几乎不会产生溶血作用。荧光报告菌株抑制实验中化合物7j能以浓度依赖的方式抑制PAO1-lasB-gfp和PAO1-pqsA-gfp的荧光表达。苯并噁唑衍生物作为群体感应抑制剂的研究。我们以具有QS抑制活性氯唑沙宗和CL为先导化合物设计了苯并噁唑衍生物作为QSI。我们首先根据生物电子等排体原理得到2-肼基苯并噁唑作为芳香头部,并杂合CL的疏水尾部药效团得到了全新的结构并对他们的活性进行探究。结果表明,F系列的化合物不抑制细菌的生长并且对绿脓菌素的产生有中等程度的抑制活性。19a-19f对铜绿假单胞菌PAO1绿脓菌素产生的抑制率都超过30%。以此结构为基础,我们进一步改变侧链碳原子的个数来探讨链长对QS活性的影响,结果表明,碳原子数目的减少或增加会在一定程度上进一步改善化合物的活性,但链长过长反而会使化合物的活性消失。活性最好的化合物21b的抑制率能达到53.52±4.14%。但增加两个碳原子得到的I系列化合物的绿脓菌素抑制活性反而下降,只有很弱的抑制或激动活性。为了进一步探讨化合物的头部基团和侧链基团对活性的影响,我们分别取代化合物的头部或尾部并得到了 J和K两个系列的化合物,但令人遗憾的是,活性并没有进一步增加。生长抑制实验从另一个角度证明这些化合物不会影响细菌的生长,并且这些化合物对鼠李糖脂的产生和蛋白水解酶的活性也都表现出强的或中等程度的抑制活性。例如化合物21a和21d能够抑制超过50%左右的鼠李糖脂的产生,它们的抑制率分别为52.01±6.01%和51.69±2.29%。结晶紫染色法和扫描电镜实验从不同的角度证明了化合物对生物膜形成优异的抑制作用。尤其是化合物20c在32 μg/mL时抑制率能达到76.60±2.39%,只残留23.40±2.39%的生物膜。并且化合物还能以浓度依赖的方式抑制群集运动并且增强抗生素CIP和CLA的抗菌活性。在进一步的靶向性实验中,化合物20c能以浓度依赖的方式抑制PAO1-lasB-gfp和PAO1-pqsA-gfp的荧光表达,说明该化合物可能靶向于las和pqs QS系统。安全性实验中,测定的化合物几乎不会对小鼠红细胞产生溶血作用,充分说明了化合物在有效浓度内不会产生溶血作用,具有安全性。化合物20c在小鼠菌血症模型中能有效的增强抗生素CIP的抗菌效果。总的来说,这些新结构的化合物具有良好的QS抑制活性,能有效的抑制毒力因子的产生和生物膜的形成,并且还能通过与抗生素联用来治疗细菌感染,给解决细菌耐药性提供了新的思路和方法。呋喃酮衍生物作为群体感应抑制剂的研究。我们以与自诱导剂结合的铜绿假单胞菌LasR配体结合结构域的结构来筛选小分子数据库,并获得具有中等对接得分的苗头化合物(PubChem CID:10567938)。经过对苗头化合物进一步修饰和优化,我们设计并合成了新型的4-(取代苯基)-5-亚甲基-2(5H)-呋喃酮衍生物作为QSIs,并评价了它们的QS抑制活性。特别地,我们选择具有强绿脓菌素抑制活性的化合物34a、34f、34h、37g、37h、37i、39b、39d、39e、39j、391、41g 和 41h 进行系统研究。其中化合物 39e具有最突出的QS抑制活性。例如,在最小抑制浓度和生长抑制的实验中,39e对细菌的生长几乎没有影响,这不会像传统的抗菌剂或杀菌剂那样对细菌施加很大的选择性压力,从而减弱获得性耐药性的产生。另一方面,化合物39e不仅对各种毒力因子表现出优异的抑制活性,有效抑制了生物膜的形成,还能在体外显著增强了两种抗生素CIP和CLA对两株铜绿假单胞菌的抑制活性。例如,在102.4 μg/mL时化合物39e的蛋白酶抑制活性为30.54±7.2%,在32μg/mL,化合物39e导致只有50.79+5.25%的生物膜残留。更令人兴奋的是,在感染铜绿假单胞菌PAO1的菌血症模型中,它与CIP联合显著提高了体内抗菌效果。此外,化合物39e对小鼠红细胞几乎没有溶血活性。靶向性实验结果表明,化合物39e同时靶向铜绿假单胞菌中的las,rhl和pqs三个QS系统,发挥其QS抑制活性。因此,化合物39e可以用作进一步开发抗细菌感染的有效QSI。接下来,我们创新性地将呋喃环的结构与OdDHL融合,并保持了五点药效团模型的特征。在前面研究的基础上,我们使用3-甲基-4-(4-氟苯基)-5-羟基-5-甲基呋喃-2(5H)-酮作为母核,并在呋喃环的3-和5-位引入酰胺或酯基作为极性结构域。最后,我们设计并合成了 4-(4-氟苯基)-5-羟基-3,5-二甲基呋喃-2(5H)-酮类似物(Q系列)和3-(氨基甲基)-4-(4-氟苯基)-5-羟基-5-甲基呋喃-2(5H)-酮类似物(R系列),在初步测定这两个系列化合物绿脓菌素抑制活性后,我们综合这两个系列中活性较好的取代基,进一步设计合成了 3-(氨基甲基)-4-(4-氟苯基)-5-羟基-5-甲基呋喃-2(5H)-酮类似物(S系列),并对这些化合物的QS抑制活性进行了评价。结果表明,这三个系列化合物均具有好的群体感应抑制活性。特别是S系列化合物活性最为突出。化合物46h在不影响细菌生长的情况下在102.4 μg/mL能抑制65.34±6.52%绿脓菌素的产生并在64 μg/mL抑制60.33±2.11%生物膜的形成。此外,在后续的实验中,化合物46h在扫描电镜实验中被进一步证明能抑制生物膜的形成和能以浓度依赖的方式抑制细菌的群集运动,并且在与抗生素联合使用的研究中,这些化合物在体外能显著增强环丙沙星和克拉霉素的抗菌活性,且呈浓度依赖性。此外,化合物46h可以显著提高小鼠感染模型中环丙沙星的细菌清除率。对其机制的进一步研究表明,化合物46h可以以浓度依赖的方式抑制PAO1-lasB-gfp、PAO1-rhlA-gfp和PAO1-pqsA-gfp的荧光表达,但不干扰 PAO1-gfp,表明该化合物直接靶向QS系统。为了进一步提高呋喃酮化合物的QS抑制活性,我们创新性在呋喃酮环上引入羟肟酸结构设计了 T系列化合物,希望可以通过羟肟酸和铁发生螯合,从而增强QS抑制活性。其中,化合物48b在102.4 μg/mL时能抑制79.69±5.62%绿脓菌素的产生和46.43±2.74%鼠李糖脂的产生。并被证明能有效的抑制生物膜的生成。特别的,48b能以浓度依赖的方式促进铁载体pyoverdine和pyochelin的荧光表达,证明了该化合物的铁螯合作用。总的来说,我们从不同的角度设计了 4-氟苯基-5-亚甲基-2(5H)-呋喃酮衍生物、3-(氨基甲基)-4-(4-氟苯基)-5-羟基-5-甲基呋喃-2(5H)-酮衍生物和N-((4-(4-氟苯基)-1-羟基-5-亚甲基-2-氧代-2,5-二氢-1H-吡咯-3-基)甲基)苯甲酰胺衍生物并测定了它们的QS抑制活性,结果表明,这些新结构的化合物具有良好的QS抑制活性,能有效的抑制毒力因子的产生和生物膜的形成,并且还能通过与抗生素联用来治疗细菌感染,给解决细菌耐药性提供了新的思路和方法。本研究中,我们以QS为靶标,经过广泛的文献调研,并根据自诱导剂和已有的QSI的结构特征,然后利用分子拼接和生物电子等排原理等药物设计策略设计并合成了 20个系列共197个化合物,并从中选出了 7j、20c、39e、46h和48b这几个QS抑制活性突出的化合物。我们通过测定化合物的MIC值和铜绿假单胞菌在含一定浓度化合物的细菌培养液中的生长曲线来确定化合物对细菌生长的影响。并测定了化合物对QS系统调节的各种毒力因子(例如:绿脓菌素、鼠李糖脂、蛋白水解酶和群集运动等)和生物膜的抑制活性从多方面来确定化合物的QS抑制活性。但由于单独的QSI可能不足以完全清除细菌,我们进一步测定了化合物和抗生素环丙沙星和克拉霉素的联用效果,期待达到不仅能清除细菌又能解决细菌耐药性的目的。最后,四种荧光报告菌株PAO1-lasB-gfp、PAO1-rhlA-gfp、PAO1-pqsA-gfp和PAO1-gfp被用来进一步测定化合物对铜绿假单胞菌三个QS系统的靶向性。本研究中众多结构多样性的QSIs为对抗铜绿假单胞菌感染注入了新的活力。
关键词: 群体感应抑制剂 ；苯并噻唑 ；苯并噁唑 ；呋喃酮
被引量
1
摘要： 当前全球面临的安全用水问题日益严峻,膜分离作为解决水资源短缺的重要技术得到快速发展,但膜生物污染降低了膜分离效率,增加了膜分离技术的运行成本,是制约膜分离技术应用的瓶颈之一。群体感应（Quorum sensing,QS）是微生物间进行信息交流从而调节群体行为的方式。膜生物污染中生物膜的形成受细菌群体感应系统调控,通过干扰群体感应缓解膜生物污染是膜污染控制的新方法。膜材料是影响膜污染的重要因素,本论文基于群体感应理论,采用水处理中应用广泛的聚丙烯腈超滤膜为基膜,通过表面改性制备抗生物污染超滤膜,并对其性能进行系统研究。表征了改性膜的表面特性,考察了表面涂层对膜透水性的影响,测试了群体感应抑制剂对膜表面细菌吸附和生物膜形成的抑制作用,并评价了水处理应用中膜的抗生物污染性能。主要研究结果如下:（1）采用群体感应抑制化合物香草醛制备了改性超滤膜。改性后膜（UF-VA）选择层表面形成均匀平整的薄膜改性层,孔结构变得较为致密。FTIR和XPS分析显示膜表面引入了大量羟基和氨基;改性后膜表面接触角为65.33±1.55°,亲水性良好;膜表面带负电荷（-21.24±3.25 m V）,上述特性有利于抑制细菌吸附和生物量的沉积。改性膜纯水透过率(126.43±1.43 L/（m2·h）)维持在实际应用的适用范围。大肠杆菌在香草醛/LB培养基内的培养结果表明香草醛对细菌菌落的形成具有显著的抑制作用。以根瘤农杆菌JZA1为报告菌的生物显色实验表明信号分子C8-HSL可强化细胞间的群体感应,香草醛对细菌的群感通路有抑制作用。HPLC检测结果显示香草醛可降解C8-HSL。考察了大肠杆菌在膜表面的吸附生长情况,未改性膜与大肠杆菌接触24 h后形成致密的生物膜,而改性膜表面细菌吸附量明显减少且增长减缓,香草醛的引入有效抑制了膜表面生物膜的形成。（2）研究了群体淬灭酶在膜生物污染控制以及膜改性中的应用。采用酰基转移酶通过表面涂覆和涂覆-交联方法分别制备了改性超滤膜UF-ACY和UF-ACYX。改性后膜表面仍保持较小的粗糙度,膜表面较致密。FTIR和XPS结果显示改性膜表面形成了稳定的改性层,羟基等基团的引入使O元素百分比增加。酰基转移酶固定化使膜表面接触角增加至86.90±0.40°,使用戊二醛交联后接触角降低至66.61±0.21°。UF-ACY和UF-ACYX均保持良好的透水性,纯水透过率分别为134.05±5.36 L/（m2·h）和146.43±3.98 L/（m2·h）。考察了酰基转移酶对细菌菌落形成的影响,大肠杆菌在酰基转移酶/LB培养基上形成的菌落稀疏。HPLC检测结果表明酰基转移酶可降解酰基高丝氨酸内酯（AHL）信号分子,从而抑制细菌群体感应。将改性前后的膜与大肠杆菌混合培养,未改性膜表面48 h内被生物膜覆盖,而改性膜表面菌群增长显著减缓,生物膜形态稀疏,具有良好的抗生物污染性能。（3）采用D-酪氨酸对膜表面进行涂覆改性,制备的UF-DTY1表面微观形貌平整;为增加改性膜的群体感应抑制活性,提高改性液中的D-酪氨酸浓度,形成的改性膜UF-DTY2表面粗糙度增加。D-酪氨酸的引入使膜表面更为亲水,UF-DTY1和UF-DTY2的接触角分别降低至45.93±0.67°和35.51±0.40°,纯水透过率分别为186.67±5.17 L/（m2·h）和177.14±10.52 L/（m2·h）,透水性较UF-VA、UF-ACY和UF-ACYX高。将膜与生物接触氧化反应器处理出水混合培养,未改性膜表面形成的生物膜致密,而改性膜表面细菌吸附量明显减少,细菌吸附结果表明改性膜对混合菌群体系具有良好的抗生物污染活性。（4）以生物接触氧化反应器处理出水为实验进水评价了三种改性膜在膜分离过程中的抗生物污染性能。过滤测试运行1 h内水通量快速下降19%-30%,其中,改性膜的水通量损失均比未改性膜减少,且在后续测试中维持比未改性膜高的水通量。测试结束通过SEM观察发现膜表面均有凝胶层沉积,改性膜表面附着菌落相对较少。相比未改性膜UF,UF-VA和UF-ACYX膜表面形成的生物膜中胞外聚合物（EPS）含量减少。改性膜中的群体感应抑制剂对系统中信号分子C6-HSL有很好的抑制作用。较高的运行水通量将导致生物污染加剧,本研究将初始水通量提高至100 L/（m2·h）,测试1.5 h后水通量下降54%-65%,改性膜的分离效率仍优于未改性膜。对膜表面生物膜采用16Sr RNA扩增子测序分析结果表明,未改性UF膜表面形成的生物膜中优势菌属均为进水中的优势菌,群体感应抑制剂的引入使生物膜菌群结构发生明显变化,采用群体感应抑制剂制备的改性膜可有效控制膜生物污染,并调控生物膜菌群结构的形成。
关键词: 膜分离 ；膜生物污染 ；群体感应抑制 ；膜表面改性 ；抗生物污染
被引量
1
摘要： 厚壳贻贝（Mytilus coruscus）具有重要的经济价值,同时作为污损生物也会造成经济损失。细菌群体感应是细菌之间的一种化学通讯方式,细菌能合成和释放不同自诱导分子,伴随细菌种群密度的升高,自诱导分子的浓度增加,当达到一定的阈值浓度,细菌能感应自诱导分子浓度并调控整个细菌菌群的行为,如生物被膜的形成等。生物被膜能影响许多海洋无脊椎动物的附着。细菌群体感应抑制剂能干扰生物被膜的形成,从而间接影响海洋无脊椎动物的附着。
本课题的研究对象为厚壳贻贝,研究细菌群体感应抑制剂对生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的影响,通过转录组测序等分子技术对2（5H）-呋喃酮抑制Pseudoalteromonas marina ECSMB14103细菌生物被膜形成的分子机理进行初步探究。主要结果如下:
1.细菌群体感应抑制剂对海洋自然生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的影响
为研究细菌群体感应抑制剂对海洋自然生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的影响,实验在海洋自然生物被膜形成过程中加入不同浓度的细菌群体感应抑制剂2（5H）-呋喃酮,研究2（5H）-呋喃酮对生物被膜细菌密度和膜厚的影响,并分析经2（5H）-呋喃酮处理后的生物被膜对厚壳贻贝稚贝附着诱导活性的影响。
研究结果表明,在生物被膜形成过程中加入浓度为10-3M的2（5H）-呋喃酮处理组相比于对照组其细菌密度出现显著升高（P<0.05）,其他浓度的2（5H）-呋喃酮对细菌密度并无显著影响（P>0.05）。在生物被膜形成过程中加入不同浓度的2（5H）-呋喃酮对生物被膜膜厚无显著影响（P>0.05）。此外,本研究发现在生物被膜形成过程中或在稚贝附着过程中加入2（5H）-呋喃酮均能显著抑制稚贝附着（P<0.05）,表明2（5H）-呋喃酮对厚壳贻贝稚贝附着具有直接或间接的影响,且在生物被膜形成过程中加入浓度为10-4M的2（5H）-呋喃酮对稚贝附着的抑制效果最好。
2.细菌群体感应抑制剂对P.marina ECSMB14103细菌生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的影响
研究以具有高诱导活性P.marina ECSMB14103为对象,实验室已经获得此株菌的全基因组,为开展细菌生物被膜转录组测序等分子实验奠定良好的基础。本实验利用细菌群体感应抑制剂2（5H）-呋喃酮、反式-肉桂醛、香芹酚和三氯生研究其对细菌生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着诱导活性的影响。本研究还进一步对细菌生物被膜的诱导活性具有最佳抑制效果的10-4M的2（5H）-呋喃酮处理组进行了原核转录组测序,初步探讨2（5H）-呋喃酮抑制P.marina ECSMB14103细菌生物被膜形成的分子机理。
研究结果表明,反式-肉桂醛、香芹酚和三氯生均可显著降低生物被膜细菌密度（P<0.05）,且对细菌密度抑制效果最好的浓度分别为10-3M、10-4M和10-5M,浓度为10-4 M的2（5H）-呋喃酮对生物被膜细菌密度有显著抑制效果（P<0.05）。四种细菌群体感应抑制剂对细菌生物被膜膜厚没有显著抑制效果（P>0.05）。四种细菌群体感应抑制剂对生物被膜胞外产物β-多糖有显著抑制效果（P<0.05）,并能显著增加胞外蛋白的含量（P<0.05）。2（5H）-呋喃酮能显著促进细菌运动能力（P<0.05）,反式-肉桂醛和三氯生对细菌运动能力没有显著影响（P>0.05）,此外,浓度为10-3M和10-4M的香芹酚能显著抑制细菌的运动能力（P<0.05）。在细菌生物被膜形成过程中或在稚贝附着过程中加入反式-肉桂醛、香芹酚和三氯生均能显著抑制厚壳贻贝稚贝的附着（P<0.05）,且对稚贝附着抑制效果最好的浓度分别为10-3M、10-4M和10-5M,此外,在生物被膜形成过程中加入浓度为10-3M和10-4M的2（5H）-呋喃酮能显著抑制稚贝的附着（P<0.05）。在原核转录组测序实验中,分析发现共有61个差异表达基因,其中大多数差异基因编码的蛋白质都参与了细菌的新陈代谢和细菌运动过程,如天冬氨酸激酶基因（RF53＿RS12450）和鞭毛装配蛋白基因（RF53＿RS02940）在2（5H）-呋喃酮作用下受到显著影响（P<0.05）,它们分别参与了细菌细胞壁的生成和细菌的运动,此外,细菌的碳青霉烯生物合成通路在2（5H）-呋喃酮作用下也受到显著影响（P<0.05）。综上所述,细菌群体感应抑制剂能通过影响细菌生物被膜胞外产物组分和细菌代谢过程直接影响生物被膜形成过程,从而间接影响厚壳贻贝稚贝的附着。
关键词: 厚壳贻贝 ；生物被膜 ；细菌群体感应抑制剂 ；稚贝附着 ；Pseudoalteromonas marina ECSMB14103
摘要： 研究溴代2(5H)-呋喃酮化合物作为细菌群体感应抑制剂,对绿脓杆菌P.aeruginosa(PA)生物膜(biofilms,BF)形成的影响.首先试验化合物对细菌的最低抑制浓度(MIC)和生长曲线,选择1/2MIC的化合物浓度进行实验;平板培养法培养绿脓杆菌7d,得到成熟BF,用扫描电镜和原子力显微镜观察溴代2(5H)-呋喃酮对BF形态结构的影响.初步生物活性试验显示溴代2(5H)-呋喃酮对革兰氏阴性菌PA的生物膜形成具有明显抑制作用,扫描电镜和原子力显微镜观察可见BF被破坏,基质样物变稀疏,细菌群聚大为降低.
关键词: 群体感应 ；生物膜 ；绿脓杆菌 ；2(5H)-呋喃酮
被引量
5
摘要： 菌群生长过程中细菌能不断产生化学信号分子并分泌到周围环境中，当信号分子的数量达到一定阈值时，可调控菌体相关基因的表达如生物被膜的形成、生物发光等，以适应环境的变化，这种现象被称为细菌群体感应（quorumsensing,QS）。目前已经在包括铜绿假单胞菌、大肠杆菌等致病菌在内的50多种细菌中发现了群体感应现象，通过抑制细菌的群体感应系统，可以阻断不良基因的表达。
细菌群体感应抑制剂通过阻断病原菌有害基因的表达,从而使其失去致病能力，并不干扰细菌的正常生理活动，因此被视为抗菌药物发展的新方向。本文拟合成新型细菌群体感应抑制剂，用于治疗耐药性的革兰氏阴性菌所致疾病。群体感应抑制剂研究中最具成效的是N-酰基高丝氨酸内酯(N-Acyl homoserinelactones, AHLs)信号分子介导的抑制剂，即AHLs类似物。因此，本文拟对AHLs信号分子的群体感应系统设计QS系统抑制剂。
本文采用具有细菌群体感应调控系统的紫色色杆菌作为模型菌，用以研究细菌群体感应抑制剂。通过对已报道抑制剂的构效关系进行分析，设计了一系列N-磺酰基高丝氨酸内酯类化合物。首先，本文保留S型高丝氨酸内酯母核不变，在母核与酰胺基之间引入可提高疏水性、生物活性广泛的苯磺酰基，同时在苯磺酰基侧链上连接五元、六元芳香族杂环及苯乙基，以探究其对群体感应抑制活性的影响。
按照这种设计思路，从简单易得的原料出发，经多步反应，共合成33个目标化合物，所合成的化合物结构均经MS、1H-NMR确证。利用目标化合物在紫色色杆菌CV026中对紫色杆菌素的抑制作用来评价其生物活性，其中16个化合物具有抑制作用,化合物7-9的抑制活性最好。初步的构效关系研究表明，1）化合物的N-磺酰基高丝氨酸内酯侧链尾端连接五元芳香族杂环时活性好于连接苯乙基。2）五元芳香族杂环上连吸电子基的化合物活性优于连接供电子基。3）连接噻唑基团时3位为吸电子基的化合物活性最好，5位次之。抑制活性最好的化合物7-9有进一步的研究价值。
关键词: 细菌群体感应抑制剂 ；高丝氨酸内酯 ；设计 ；合成 ；活性评价
被引量
2
摘要： 细菌群体感应（Quorum sensing，QS）是指细菌之间通过产生、释放并感知信号分子，从而进行细菌信息交流的现象。细菌群体感应参与调控了很多病原体中关键致病的毒力因子。与传统抗生素药物相比，细菌群体感应抑制剂（Quorum sensinginhibitors，QSIs）可以在不影响细菌生长的情况下，抑制细菌的群体感应机制并降低细菌的毒力。以细菌群体感应为靶标干扰感染宿主的病原体，可以解决微生物的耐药性问题，并降低病原体的致病力。
本文的研究目的是从海洋微生物次级代谢产物与中药材提取物中筛选、追踪分离具有抗革兰氏阴性菌群体感应活性的化合物，并对其进行活性评价。从海洋微生物次级代谢产物与中药提取物中分离获得的群体感应抑制剂，有潜力成为新型抗细菌感染的药物。
从青岛黄岛区分离纯化得到海洋真菌、放线菌、酵母菌共130余株，并筛选获得一株海洋真菌Penicillium sp. QF046粗提物具有抗紫色杆菌（Chromobacteriumviolaceum）群体感应系统抑制活性。对Penicillium sp. QF046进行发酵培养，在其发酵培养液中分离得到活性单体化合物LM05，利用核磁（1H NMR，13C NMR）等方法鉴定了LM05结构，本研究首次证明该化合物具有抑制紫色杆菌群体感应系统的活性。化合物LM05在不影响细菌生长的浓度范围内，能明显地降低紫色杆菌紫色菌素产量，RT-PCR技术证明其能够显著降低QS相关的基因表达水平。
中药是我国珍贵的医药化合物资源宝库，从中药中提取的化合物毒性较低、生物活性多样。使用铜绿假单胞菌las系统筛选模型与紫色杆菌QS指示菌株，筛选了70余种中国传统药材，结果表明，丁香提取物具有较好的抗铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的las群体感应系统活性和抗紫色杆菌QS活性。本研究通过生物活性自显影的TLC技术、制备TLC技术与HPLC分析技术首次证明，丁香中含量最高的丁香酚具有抗细菌群体感应系统活性。丁香酚在亚抑菌浓度下，可以显著抑制细菌毒力因子的产生，包括铜绿假单胞菌弹性蛋白酶、生物被膜的产生及紫色杆菌紫色菌素的产量。对绿脓菌素产量的抑制最为强烈，丁香酚浓度在50μM下，对绿脓菌素产量的抑制就可以达到56.1%。为了排除铜绿假单胞菌中其他群体感应系统的干扰，利用大肠杆菌群体感应报告菌株MG4/pKDT17与pEAL08-2检测丁香酚对于las和pqs群体感应系统的抑制。这两株菌报告基因——β-半乳糖苷酶基因前分别连接lasB与pqsA启动子，且分别表达LasR蛋白与PqsR受体蛋白。实验结果证明丁香酚可以抑制异源表达的las与pqs群体感应系统。
丁香酚具有抗细菌群体感应系统活性，这是植物单酚类化合物又一新发现的生物活性。通过比较丁香酚及其结构类似物乙酸丁香酚酯、丁香酚甲醚的抗细菌群体感应活性发现，丁香酚酚羟基取代的化合物抗细菌群体感应的活性明显弱于丁香酚，乙酸丁香酚酯对弹性蛋白酶、绿脓菌素等毒力因子的抑制也明显弱于丁香酚。因此，丁香酚的酚羟基对其抗细菌群体感应活性至关重要。这一结论对于研究植物单酚类化合物抗细菌群体感应活性有一定的指导意义。
与传统抗生素的作用机制不同，细菌群体感应抑制剂可以抑制细菌QS调控的毒力因子的产生，但不会使细菌生长产生选择性压力，理论上能够降低细菌耐药性产生。因此，本研究是一项具有重要的理论意义和明确的应用前景的研究课题。以干扰细菌群体感应为靶标开发新型药物，为解决细菌耐药性问题提供了一个新的思路，也为生物活性物质的开发研究引入了新的理念和方法。
关键词: 群体感应抑制剂 ；毒力因子 ；筛选系统 ；海洋真菌 ；丁香酚
被引量
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摘要： 细菌在生长繁殖的过程中，能产生一些信号小分子作为信息交流的特殊语言并不断向周围的环境中释放，当信号分子的浓度达到一定的阈值时，菌体中相关基因的表达就会被启动，以适应环境的变化，这种调控作用即称为细菌的群体感应(quorom sensing, QS)。
当细菌的群体密度不断上升，分泌的信号分子达到一定浓度时，它们就会进入细胞内与相应的受体蛋白结合，形成受体蛋白信号分子聚合物，并与染色体上某个特定的DNA序列相结合，导致控制信号分子合成的靶基因表达，从而产生生物学特性，同时也会导致更多的信号分子的产生。细菌通过群体感应能够在群体范围内调控一些基因的表达，例如抗生素的产生、色素的产生、生物发光、生物被膜的形成、Ti质粒的接合转移、毒性基因的表达、细菌的群游和固氮基因的调控等。20世纪70年代末，科学家发现通过天然或合成的群体感应调节剂可以干扰群体感应系统的信号传导来诱导或抑制某些不良基因的表达。
群体感应抑制剂不干扰细菌体内细胞的正常生理功能，因此被视为抗菌药物发展的新方向。本文的目的就在于合成新型的群体感应抑制剂，用于革兰氏阴性菌特别是具有耐药性的革兰氏阴性菌所致疾病的治疗。细菌群体感应抑制剂中备受关注并且研究最有成效的是针对革兰氏阴性菌的N-酰基高丝氨酸内酯(N-Acylhomoserine lactones, AHLs)信号分子介导的QS系统抑制剂，即AHL类似物。因此，本文的目标是针对AHL类信号分子的QS系统设计的群体感应抑制剂。
紫色色杆菌的QS系统能利用自诱导剂AHL作为信号分子产生紫色杆菌素，因此，紫色色杆菌CV026作为细菌模型被广泛应用到QS系统抑制剂的研究中。许多N-高丝氨酸内酯类衍生物被作为QS系统抑制剂合成，其中C10-HSL和CL是抑制紫色杆菌素产生的最有效的QS化合物。AHL类似物有亲水性的内酯环和疏水性的烷基或芳基侧链，故AHL是一类有水溶性、且能穿过细胞膜的物质。有报道高丝氨酸内酯环和酰基尾链对抑制剂活性很重要，酰基链超过8个碳原子时，该化合物将具有抑制活性。
通过查阅文献，本文设计了两种结构类型的化合物。首先，为了改善活性，我们保留高丝氨酸内酯母核，在母核与酰胺基团之间引入可以提高疏水性和碳链长度的苯磺酰基，而且其具有广泛的生物活性及抗QS系统的作用。同时为了探究苯磺酰基引入后烷基和芳基链的长度及取代基对QS系统抑制活性的影响，设计并合成了一系列N-磺酰基高丝氨酸内酯衍生物7a-7k。再者，以3-氨基-2-恶唑烷酮替代高丝氨酸内酯母核，同时探究烷基链的长度对QS系统抑制活性的影响，设计并合成了一系列3-氨基-2-恶唑烷酮衍生物13a-13e。
按照这两种设计思路，从简单易得的原料出发，采用9条合成路线，通过多步反应，共合成16个目标化合物：根据第一种设计思路合成高丝氨酸内酯类化合物11个；根据第二种设计思路合成3-氨基-2-恶唑烷酮类化合物5个。并对它们在紫色色杆菌中对QS系统产生紫色杆菌素的抑制活性进行了评价，其中8个目标化合物具有抑制作用。构效关系分析表明，1）具有芳香侧链的高丝氨酸内酯类化合物比脂肪侧链的具有更好的抑制活性，且连接脂肪侧链的碳原子个数超过9时，抑制活性显著降低。2）高丝氨酸内酯类化合物的芳香侧链邻位具有吸电子基时，化合物的抑制活性明显高于间位和对位。3）3-氨基-2-恶唑烷酮类化合物的侧链碳原子个数为10时具有抑制活性。其中，化合物7d抑制紫色色杆菌产生紫色杆菌素的活性最高，为今后进一步的结构优化，发现活性更高的QS系统抑制剂提供参考依据。
关键词: 高丝氨酸内酯 ；3-氨基-2-恶唑烷酮 ；群体感应抑制剂 ；设计 ；合成
被引量
6
摘要： 海洋生物污损是海事活动中常见现象，给人类带来了巨大的经济损失和安全隐患。污损生物膜对后续大型污损生物的附着起着重要的调节作用，直接影响着大型生物污损层的形成，因而成为了探究生物污损发生机制的重要切入点。其中，污损细菌和硅藻与其分泌的胞外聚合物(Extracellular polymeric substances，EPS)统称为污损生物膜。研究报道污损生物膜中细菌和硅藻的关系密切，细菌可能是硅藻附着生长、分泌胞外聚合物形成硅藻生物膜的一个重要因素，同时硅藻分泌的胞外聚合物又为细菌生长提供营养成分。基于污损生物膜中细菌和硅藻的密切关系，本文探讨细菌产生的群体感应信号分子N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是否能够影响污损硅藻的生长附着，认识污损生物形成过程中的藻菌关系。 AHLs是由革兰氏阴性细菌产生的群体感应信号分子，是促使细菌生物膜形成的基础。海洋中AHLs的浓度较低，不易获取，关于AHLs的合成方法也在不断发展。本文发展了一种简便高效的一锅法合成N-酰基高丝氨酸内酯，该反应直接由常规、易得的高丝氨酸内酯的氢溴酸盐和酰氯为原料，无需分离、纯化出中间体，一锅法合成N-酰基高丝氨酸内酯，通过红外、质谱、核磁对其进行表征。该方法简化了工艺操作流程，节约了成本，提高了反应速率和收率，而且条件温和，应用广泛，适用于一系列高丝氨酸内酯类化合物的合成。同时采用HPLC对AHLs在海水中的稳定性进行分析检测，结果表明 AHLs在海水中易降解，碳链越长，在海水中降解的速度越快。 本文以烟台渔人码头海域污损生物膜中分离的硅藻—柱鞘藻(Cylindrotheca sp.)为研究对象，从短期效应和长期效应两个方面探究AHLs对硅藻生长及附着的影响。发现在短时间内 AHLs对硅藻的生长及附着表现出高浓度抑制低浓度促进作用。非损伤微测技术测定 Ca2+流速，结果表明 AHLs能引起硅藻细胞内 Ca2+外流。AHLs对硅藻的长期效应表现出 AHLs能够显著促进硅藻细胞胞外多糖的分泌，扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦扫描电镜(CLSM)结果表明 AHLs能够促进生物膜形成;同时研究发现AHLs能够促进胞外多糖的分泌，调控硅藻对外源性物质胁迫的抗性。
关键词: 群体感应信号分子 ；硅藻 ；生物膜 ；胞外聚合物 ；海洋生物污损
摘要： 细菌耐药问题日益严重，处在成熟生物膜中的细菌对抗生素的抵抗能力更强，导致抗生素的疗效降低。同时，某些细菌的生物膜还会对环境造成危害，如腐蚀水下管道、造成生物污损等。以群体感应抑制剂(QSI)或QSI类似物为研究靶点来抑制或消除病原菌生物膜从而解决细菌的耐药性问题已成为一个新的研究方向。相比之下，利用QSI类或其类似物抑制有着生态作用的海洋细菌与海洋天然生物膜，进而控制生物污损方面的研究却鲜见报道。本文通过在海洋细菌生物膜的形成过程中添加天然QSI分子，研究它们在海洋细菌生物膜形成过程中的作用，进一步证实QSI分子对海洋菌生物膜的形成所具有的调控作用，进而探讨利用QSI间接抑制污损生物附着的可能性，为新型抗污损物质的开发提供新的实践基础。 本论文以对污损生物幼虫附着具有诱导作用的8株海洋菌为目标菌，通过改变其成膜条件，初步研究了其成膜特性。同时通过在目标菌成膜过程中添加天然QSI化合物，研究了其对目标菌成膜细菌数和浮游细菌数、生物膜表面胞外多糖、细胞疏水性以及生物膜形态等的影响;并且对目标菌AHL活性进行了检测。得到的结果如下: (1)通过对目标菌在不同培养条件下的成膜情况研究其成膜特性，发现目标菌成膜最佳培养时间为2-3 d，最佳培养温度为30-33℃，最佳培养基pH为7.0-8.0。 (2)通过在目标菌成膜过程中添加天然5种QSI分子，发现呋喃酮和吡啶在低浓度50 mg/L时对目标菌成膜细菌数、生物膜表面胞外多糖含量和细菌细胞疏水性就已具有显著的抑制作用，而青霉烷酸、吲哚和香豆素在较高浓度800 mg/L时才有显著的抑制作用。绝大多数目标菌对5种QSI的敏感性相似，但对呋喃酮和吡啶的敏感性高于其他3种化合物。并且发现在同一浓度下，5种QSI分子对目标菌成膜的抑制作用明显高于其对浮游细菌生长的抑制作用。根据添加了QSI的目标菌生长趋势以及滤纸片法抑菌试验，证实了这5种天然QSI分子主要是通过调控目标菌QS系统而不是影响细菌生长来抑制成膜的。若在目标菌成膜后再添加QSI分子，其的抑制作用显著降低，表明所添加的QSI分子对成熟生物膜的抑制和去除效果远远低于其在生物膜形成过程中的抑制作用。 (3)借助光学显微镜与扫描电镜观察不同处理下目标菌的成膜状况，发现低浓度的呋喃酮和吡啶对目标菌成膜有显著地抑制作用，与对照组相比所能观察到的成膜细菌稀疏松散，缺乏立体结构，且细胞表面少见胞外多糖。吲哚、青霉烷酸和香豆素在较高浓度800mg/L时对目标菌成膜的细菌数、膜结构和胞外多糖的产生也具有显著的抑制效果。 (4)采用报告菌KYC55检测法对8株目标菌中N-脂酰高丝氨酸内酯(N-acylhomoserine lactones，AHL)进行定性检测，采用比色法和β-半乳糖苷酶活性测定法，对目标菌培养液中AHL信号分子的活性进行了检测，以AHL标准样品为阳性对照。发现本实验中的所有革兰氏阴性菌培养物中均能检测到AHL信号分子的存在，其培养液亦都具有AHL活性，而革兰氏阳性菌都未检测到AHL活性。
关键词: 海洋生态 ；目标菌 ；生物膜形成 ；细菌耐药性 ；群体感应抑制剂 ；抑制活性 ；信号分子
被引量
2
摘要： 本论文以25种海藻为研究对象，采用紫色杆菌（CV026）检测体系筛选出了具有细菌群体感应抑制活性的海藻多酚，用紫外、红外光谱、高效液相色谱等方法初步测定了海藻多酚群体感应抑制剂（Quorum Sensing Inhibitor，QSI）的结构特征、化学组成。将海藻多酚QSI应用于大菱鲆的保鲜，评价了海藻多酚QSI的保鲜效果及其对大菱鲆腐败菌群体感应的抑制作用。此研究丰富了以细菌群体感应系统为靶点的水产品贮藏保鲜理论，也为水产品的保鲜提供了新的思路与途径。
本论文研究内容包括以下3个部分：
1.海藻多酚细菌群体感应抑制剂（QSI）的筛选
采用水提和醇提两种方法对海藻多酚进行提取，利用紫色杆菌Chromobacterium violaceum CV026生物感应器双检测系统对海藻多酚的细菌群体感应抑制活性进行筛选和检测。结果发现，海藻的醇提多酚对细菌群体感应有较高的抑制活性。然后利用醇提法对25种海藻的多酚进行提取，并研究了海藻多酚的群体感应抑制活性，发现其中12种海藻中的多酚对细菌群体感应具有抑制作用。以细菌群体感应抑制活性为指标，选取了石莼、马尾藻和裙带菜三种海藻中的多酚进行了进一步研究。结果表明：这三种海藻多酚对紫色杆菌紫色菌素的产生均具有抑制作用，并表现出对浓度的高度依赖性，当多酚浓度在0.1～0.5mg/mL范围时，能够影响紫色杆菌CV026紫色菌素的产生但不影响其生长。
2.海藻多酚QSI特性及其化学组分测定
采用紫外可见分光光度计和红外光谱仪对石莼、马尾藻和裙带菜多酚进行扫描，分析初步结构，并通过HPLC进一步测定三种海藻多酚的化学组分及含量。分析表明：石莼、马尾藻、裙带菜多酚与没食子酸、儿茶酚标准品在280nm附近有类似的吸收峰，表明三种海藻多酚含有类似于没食子酸、儿茶酚的苯环结构。石莼、马尾藻、裙带菜多酚与没食子酸、儿茶酚、间苯三酚的红外吸收谱图也具有相似之处，都具有明显的酚羟基伸缩振动、芳香环骨架伸缩振动及在指纹区的特征吸收峰等。初步推断所筛选海藻多酚QSI具有没食子酸、儿茶酚或间苯三酚相似的结构。三种海藻多酚的化学组成虽然具有较大差异，但都含有表儿茶素及儿茶酚，且以儿茶酚含量最高。
3.海藻多酚QSI对大菱鲆腐败变质及其腐败菌群体感应调控初探
用浓度为0.5mg/mL的三种海藻多酚QSI对大菱鲆进行处理，4℃贮藏，定期进行感官评定、菌落总数、挥发性盐基氮、pH值等腐败指标的测定。通过涂平板法用CV026紫色杆菌检测体系测定不同贮藏时期的大菱鲆鱼肉菌落及其群体感应现象。结果表明：大菱鲆的菌落总数、pH值、挥发性盐基氮（TVB-N）均随着贮藏时间的延长而增长，这与感官评定的结果相吻合。海藻多酚QSI处理的样品菌落总数增长速度均明显低于对照组（P<0.05），其中石莼多酚处理组菌落总数增长速度最慢，裙带菜多酚对大菱鲆细菌总数的调控作用最差，但仍然好于对照组。在大菱鲆的贮藏期间，对照组在腐败后期出现了一定的紫色现象，表明有群体感应信号分子的产生，其它处理组均没有出现紫色现象，而对新鲜的大菱鲆总体细菌的群体感应检测时，对照组与处理组均没有出现紫色现象。推测大菱鲆在4℃贮藏过程中，具有群体感应现象的菌株在不断增多，而海藻多酚QSI对有群体感性现象的菌株具有调控作用。
关键词: 群体感应抑制剂 ；海藻多酚 ；大菱鲆 ；腐败变质 ；调控
被引量
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