Tín hiệu quinolone trong hệ thống giao tiếp tế bào của Pseudomonas aeruginosa

Everett C. Pesci1, Jared B. J. Milbank1, James P. Pearson1,2, Susan L. McKnight1, Andrew S. Kende1, E. Peter Greenberg1, Barbara H. Iglewski1
1Department of Microbiology and Immunology, East Carolina University School of Medicine, Greenville, NC 27858; Department of Chemistry, University of Rochester, Rochester, NY 14627; Department of Microbiology and Immunology, University of Rochester School of Medicine and Dentistry, Rochester, NY 14642; and Department of Microbiology, University of Iowa, Iowa City, IA 52242
2Protein Design Labs, Inc.

Tóm tắt

Rất nhiều loài vi khuẩn sử dụng một cơ chế điều hòa tinh tế được gọi là cảm giác quần thể (quorum sensing) để kiểm soát sự biểu hiện của các gen đặc hiệu phụ thuộc vào mật độ tế bào. Trong các vi khuẩn Gram âm, hệ thống cảm giác quần thể hoạt động thông qua một phân tử tín hiệu giữa các tế bào (autoinducer) bao gồm một lacton homoserin có chuỗi bên axit béo. Đó là trường hợp ở loài gây bệnh cơ hội cho người Pseudomonas aeruginosa, chứa hai hệ thống cảm giác quần thể (las và rhl) hoạt động qua các autoinducer, N-(3-oxododecanoyl)-L-homoserin lacton và N-butyryl-L-homoserin lacton. Nghiên cứu các phân tử tín hiệu này đã chỉ ra rằng chúng liên kết và kích hoạt các protein hoạt hóa phiên mã đặc hiệu cảm ứng nhiều gen độc lực của P. aeruginosa. Chúng tôi báo cáo tại đây rằng P. aeruginosa sản xuất một phân tử tín hiệu khác, 2-heptyl-3-hydroxy-4-quinolone, được gọi là tín hiệu quinolone của Pseudomonas. Đã phát hiện rằng tín hiệu tế bào-đến-tế bào độc đáo này kiểm soát sự biểu hiện của lasB, mà mã hóa cho yếu tố độc lực chính, LasB elastase. Chúng tôi cũng chỉ ra rằng việc tổng hợp và hoạt động sinh học của tín hiệu quinolone của Pseudomonas được điều hòa bởi hệ thống cảm giác quần thể P. aeruginosa las và rhl tương ứng. Việc chứng minh rằng 2-heptyl-3-hydroxy-4-quinolone có thể hoạt động như một tín hiệu giữa các tế bào đã làm sáng tỏ vai trò của các chất chuyển hóa thứ cấp và cho thấy rằng hệ thống giao tiếp tế bào của P. aeruginosa không giới hạn ở các acyl-homoserin lacton.

Từ khóa

#quorum sensing #autoinducer #homoserin lacton #Pseudomonas aeruginosa #virulence genes #2-heptyl-3-hydroxy-4-quinolone #quinolone signal #las #rhl #intercellular signaling

Tài liệu tham khảo

10.1146/annurev.micro.50.1.727

E C Pesci, B H Iglewski Cell-Cell Signaling in Bacteria, eds G Dunny, S C Winans (Am. Soc. Microbiol., Washington, DC), pp. 147–155 (1999).

10.1073/pnas.91.1.197

10.1073/pnas.92.5.1490

10.1126/science.8493556

10.1128/jb.173.9.3000-3009.1991

10.1046/j.1365-2958.1997.5741935.x

10.1128/jb.176.7.2044-2054.1994

10.1128/jb.88.3.745-757.1964

10.1073/pnas.92.20.9427

10.1128/jb.177.24.7155-7163.1995

10.1128/jb.179.18.5756-5767.1997

10.1093/nar/17.9.3469

10.1128/mr.43.1.73-102.1979

10.1128/jb.142.3.836-842.1980

10.1016/0378-1119(94)90237-2

T Maniatis, E F Fritsch, J Sambrook Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY, 1982).

R Laschober, W Stadlbauer Liebigs Ann. Chem., 1083–1086. (1990).

J A Miller Experiments in Molecular Genetics (Cold Spring Harbor Lab. Press, Plainview, NY), pp. 352–355 (1972).

10.1128/jb.179.10.3127-3132.1997

10.1046/j.1365-2958.1996.00063.x

10.1073/pnas.91.26.12619

E J Behrman, R L Kiser, W F Garas, E C Behrman, B M Pitt J. Chem. Res., M 1051–1063. (1995).

T W M Spence, G Tennant J Chem Soc C, 3712–3719 (1971).

10.1021/jo00797a058

10.1021/jo01036a533

10.1002/jhet.5570180603

10.1128/mr.43.3.422-442.1979

J T Smith, H-J Zeiler Quinolone Antibacterials, eds J Kuhlmann, A Dalhoff, H-J Zeiler (Springer, Berlin), pp. 1–11 (1998).

10.1007/978-3-642-80364-2_4

10.2165/00003495-199500492-00006

10.1128/AAC.33.1.41

10.1093/jac/24.6.937

10.1128/jb.178.20.5853-5859.1996

10.1128/JB.180.20.5443-5447.1998

10.1128/JB.181.4.1203-1210.1999

10.1046/j.1365-2958.1997.5661945.x

10.1073/pnas.96.4.1639