一种来源于费氏弧菌的群体感应的异源重构开题报告

全文总字数：3287字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

群体感应(quorum sensing，qs)也称为自诱导，最初是指细菌调节自身菌体密度的一种环境感应系统。该课题的意义主要为以下四点：一、群体感应对寄主会产生影响，例如根癌土壤杆菌(agrobacterium tumefaciens)侵染寄主后能将其 ti 质粒转移整合到植物的细胞中，引起肿瘤，肿瘤分泌一种冠瘿碱物质，这种物质是细菌的营养物质。只有当根癌土壤杆菌(a. tumefaciens)侵染寄主后，细菌才产生群体感应信号分子。细菌细胞质内的感应接受因子 accr 或者 occr 检测到冠瘿碱后 ，ti质粒就转移整合到寄主染色体上。accr/occr- 冠瘿碱复合物能诱导类似于费氏弧菌（v.fiscberi）中 luxr 的 trar 表达，自体诱导物分子结合到 trar 上后，诱导ti质粒的复制，从而导致其侵染几率的增加。所以说细菌的数量控制着ti质粒的移动。二、群体感应整体调控基因的表达。基因组学研究表明，细菌的群体感应系统是一个整体的网络调控基因的表达。s.pneumoniae群体感应基因的突变体在许多方面表现出缺陷，包括生物膜的合成、耐酸性、细菌素和毒性。这些结果表明，在 s.pneumoniae 中，群体感应控制着整个侵染过程。三、群体感应在细菌种间交流中起作用。在对 v.harveyi进行群体感应系统研究时发现的，群体感应除了能控制基因表达外，还能在细菌种内交流中起作用。该菌的群体感应系统能识别 ahl 分子和ai-2 分子，识别 ahl 分子能够感知自身密度，识别ai-2 分子可以感知自身或其它细菌的数量。四、细菌能够通过qs系统感知菌群密度并调节其生理活动，当菌群中 ahls 浓度达到一定阈值后，就能激活病原菌致病基因表达，使动植物出现致病性，如参与病原体和植物之间相互作用的毒力因子。通过破坏病原体的qs系统来下调菌群密度，从而抑制感染宿主的有害因子的表达产生。

fuqua等于1994年首次提出“群体感应”概念，目前群体感应已成为微生物领域一大研究热点，现今对大肠杆菌存在的群体感应追踪如下，一、ahl介导的群体感应，二、edf短胎介导的群体感应系统，三、ai-2介导的群体感应系统，四、ai/肾上腺素/去甲肾上腺素介导的群体感应系统，五、吲哚分子介导的群体感应系统

展望：luxs合成ai-2的途径及其复杂，而且ai-2的自诱导物的结构仍然未知，luxs可调控细菌的行为，如毒力因子的分泌，生物被膜的形成，以及泳动性都未可知。阻断luxs介导的二型群体感应系统，是否能成为新一代非抗生素类抑菌剂的发展方向成为一大悬念，以及在基于群体感应猝灭理论的膜生物反应器降低膜污染的研究方面能否取得更大突破，猝灭理论是指通过干扰群体感应系统来阻止其所依赖的信号分子的基因表达，从而有效抑制细菌胞外聚合物的分泌，并最终减少膜材料表面生物膜的形成。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标:工程菌的上游构建，通过实验验证群体感应构建至大肠杆菌中是否可行，构建完成后，目标是能够在荧光显微镜下观察到其生物发光现象。

内容：将保藏菌种活化1％的接种量，先将其构建至jm109大肠杆菌中并且测序判断扩增是否错位，之后进行构建，探索是否可以成功构建并且产生荧光表达。

拟解决的关键问题：能否将群体感应成功构建至大肠杆菌中，并且有效表达；在构建过程中会有哪些因素影响构建的效率；可以通过哪些研究方法进行讨论。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

1、实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种研究方法

2、文献研究法：根据一定的研究目的，通过调查文献来获得资料，从而全面、正确地了解掌握解决问题的方法

4. 研究创新点

自从在肺炎链球菌dna吸收机制中发现了第一个群体感应因子，随后，海洋细菌费氏弧菌生物发光现象被报导由群体感应直接调控，且此现象与细菌群体密度呈正相关，并且在此后的研究中了发现了群体感应普遍存在于各种微生物群体中。

大肠杆菌是广泛存在于大自然中的一类菌株，由非致病性菌株和具有不用治病潜能的治病菌株组成，作为优秀的模式生物，大肠杆菌可栖居在人类或动物肠道中，或导致严重腹泻或引起肠道外疾病。大同的大肠杆菌，比如来自不同宿主或者非致病性菌株与致病性菌株之间的差异较大，因此大肠杆菌的致病性等生理特性各不相同。

在对群体感应和大肠杆菌作出简单介绍之后，我们的实验是将费氏弧菌的群体感应系统构建至大肠杆菌中，在荧光显微镜下观察其生物发光现象。探索具有费氏弧菌群体感应系统的大肠杆菌是否能在致病性上得到改变，能否改变其生理特性，以达到对人类和动物具有保护生命健康的作用。

5. 研究计划与进展

2018.9.3-2018.9.8 确定研究课题查阅文献并大致列出实验方案

2018.9.9-2018-2018.9.30 完成对转化至jm109大肠杆菌后的酶切验证

2018.10.8-2018.10.30 构建完成表达载体并且做出初步判断