Sản xuất tín hiệu Quorum-Sensing Acyl-Homoserine Lactone bởi các vi khuẩn liên kết với thực vật thuộc nhóm Gram âm

Nhiều vi khuẩn Gram âm điều chỉnh sự biểu hiện của các tập hợp gen chuyên biệt khi đáp ứng với mật độ quần thể. Cơ chế điều chỉnh này, được gọi là tự định hình (autoinduction) hoặc cảm nhận mật độ quần thể (quorum sensing), dựa trên việc sản xuất bởi vi khuẩn một phân tử tín hiệu nhỏ, dễ khuếch tán gọi là autoinducer. Trong các hệ thống được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất, các autoinducer là các dẫn xuất N-acyl hóa của l-homoserine lactone (acyl-HSL). Đặc tính tín hiệu được quy định bởi độ dài và bản chất của sự thay thế tại C-3 của chuỗi bên acyl. Chúng tôi đã đánh giá bốn báo cáo sinh học acyl-HSL, dựa trên tra của Agrobacterium tumefaciens, lux của Vibrio fischeri, las của Pseudomonas aeruginosa, và sản xuất sắc tố của Chromobacterium violaceum, về khả năng phát hiện các tập hợp 3-oxo acyl-HSLs, 3-hydroxy acyl-HSLs, và alkanoyl-HSLs với độ dài chuỗi từ C₄ đến C₁₂. Báo cáo fusion traG::lacZ từ plasmid Ti của A. tumefaciens là thiết bị cảm biến nhạy cảm và linh hoạt nhất trong bốn loại. Sử dụng thiết bị báo cáo này, chúng tôi đã sàng lọc 106 chủng đại diện cho bảy giống vi khuẩn liên kết với thực vật. Phần lớn các chủng Agrobacterium, Rhizobium, và Pantoea cùng khoảng một nửa các chủng Erwinia và Pseudomonas đã cho phản ứng dương tính. Chỉ một vài chủng Xanthomonas tạo ra tín hiệu có thể phát hiện. Chúng tôi đã xác định các acyl-HSLs được sản xuất bởi một phần nhỏ các chủng thông qua sắc ký lớp mỏng. Trong số các pseudomonads và erwinias, phần lớn sản xuất một hoạt động chiếm ưu thế duy nhất phản ánh tính chất của N-(3-oxo-hexanoyl)-l-HSL. Tuy nhiên, một số ít erwinias, cùng với các chủng P. fluorescens và Ralstonia solanacearum, đã sản xuất tín hiệu hoàn toàn khác biệt, bao gồm các dạng 3-hydroxy, cũng như các hợp chất hoạt động đã sắc ký với các tính chất không giống bất cứ tiêu chuẩn nào của chúng tôi. Một vài xanthomonads dương tính, và gần như tất cả các vi khuẩn Agrobacterium, sản xuất một lượng nhỏ hợp chất với các tính chất sắc ký của N-(3-oxo-octanoyl)-l-HSL. Các chi Rhizobium cho thấy sự đa dạng lớn nhất, với một số sản xuất chỉ một tín hiệu và số khác sản xuất đến bảy tín hiệu có thể phát hiện. Một số chủng sản xuất các hợp chất cực kỳ không phân cực cho thấy chuỗi bên acyl rất dài. Việc sản xuất các hợp chất này gợi ý rằng cảm nhận mật độ quần thể là điều phổ biến như một cơ chế điều chỉnh gen giữa các vi khuẩn liên kết với thực vật thuộc nhóm Gram âm.