生物实验技术

近日，国际著名杂志PLoS Pathogens（IF 9.079 2010）刊登了荷兰和以色列研究人员最新的一篇综述文章“Microbial Spy Games and Host Response: Roles of a Pseudomonas aeruginosa Small Molecule in Communication with Other Species。”，在文章中，作者分析了铜绿假单胞菌（绿脓杆菌 Pseudomonas aeruginosa）中QS系统信号分子3OC12HSL的重要作用，以及在其他微生物群体中的中枢信号调节作用，最后作者阐述了人体免疫系统对该信号分子的免疫反应以及应对策略。

铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa, PA），又名绿脓杆菌，是假单胞菌属的代表菌种，该菌能产生蓝绿色的绿脓素和绿色带荧光的荧光素，且均为水溶性色素，因而使培养基呈现带荧光的蓝绿色。铜绿假单胞菌无荚膜、无芽胞、能运动，形态不一，成对排列或成短链状，为专性需氧菌。广泛分布于自然界，及正常人的皮肤，呼吸道和消化道，它在岩石和土壤的湿润表面能够形成生物被膜。
喹诺酮系统（Quorum Sensing）:一个复杂的信号交流系统
铜绿假单胞菌的QS信号系统是一个非常复杂的信号交流系统，该系统可以通过产生，分泌小的信号分子来控制细菌细胞的群体密度，文章中，作者通过5个方面来阐述了铜绿假单胞菌3OC12HSL（3-氧-十二烷酰-高丝氨酸内酯）分子在微生物群体间的中枢作用，并且引出了这一信号分子给人体免疫系统带来的影响以及免疫系统如何抵御细菌的毒力影响。
在铜绿假单胞菌中，QS系统一个含有复杂袭击系统的重要的信号分子系统，QS系统包含三大系统：Las系统、Rhl系统、PQS系统；就Las系统来说，该系统包括LasI和LasR,前者催化合成信号分子3OC12HSL，而后者是3OC12HSL的受体，感受该信号分子并且诱导各种毒性因子进行表达，最终产生外毒素、蛋白酶和次级代谢产物。
人体免疫系统对3OC12HSL分子的识别
当人体感染绿脓杆菌，绿脓杆菌就是释放3OC12HSL分子，人体免疫系统就会察觉到该信号分子，巨噬细胞和上皮细胞就会对该信号分子产生反应，进而产生炎症等免疫调节反应，例如，眼镜的角膜上皮细胞检测到3OC12HSL分子后，就会产生巨噬细胞吸引剂IL-6，最终产生比较强烈的免疫反应以应对绿脓杆菌的感染。
种间的信号传递：铜绿假单胞菌vs金黄色葡萄球菌
类似于机体的免疫反应，金黄色葡萄球菌也会检测到铜绿假单胞菌的信号分子3OC12HSL，从而做出应对策略，protein A是金黄色葡萄球菌的一个重要的表面蛋白，protein A受信号分子3OC12HSL的调节，通过结合在免疫球蛋白G的Fc 受体上来逃脱人体的免疫监视，铜绿假单胞菌的3OC12HSL可以调节很多金葡菌的基因。能够有一套机制来有效监测3OC12HSL信号分子，对于金葡菌来说，是和铜绿假单胞菌这个竞争者共存所必须的。
Inter-kingdom Sensing:铜绿假单胞菌vs白色念珠菌
白色念珠菌是一种可以改变形态的双相型真菌，有酵母和菌丝两种存在形态；铜绿假单胞菌易于吸附到白色念珠菌的菌丝形态上，并且使其致死，铜绿假单胞菌的信号分子3OC12HSL不仅可以调节其吸附在白色念珠菌菌丝上的能力，而且可以调节白色念珠菌，阻止它两种形态之间的转换。
干扰交流或成为潜在的治疗策略
酶法干预
许多细菌都含有编码内酯酶或者酰基转移酶的基因，这些酶可以分解3OC12HSL信号分子从而达到不同菌之间的信号传递，在真菌中，真菌可以产生分解信号分子的酶，从而达到干扰QS介导的中间信号交流；类似地，在人体中也有可以分解该信号分子的酶-对氧磷酶。
非酶法干预
白色念珠菌可以分泌法尼醇，这种物质和QS信号分子3OC12HSL在结构上很相似，在低细胞密度时可以抑制铜绿假单胞菌的PQS的产量；而在高细胞浓度时，铜绿假单胞菌却可以借助PQS系统中的PqsR的活力来抑制法尼醇的作用。
总的来说，QS调节分子3OC12HSL在扮演毒力调节的中枢角色上，它既调节机体对于绿脓杆菌感染所引起的免疫反应，又影响其它机会致病菌的毒力；总之，QS系统作为微生物毒力调控的参与者以及主导者，它控制着胞外的一系列信号分子，而这些信号分子有可能在日后成为新型的药物靶点来生产出新型药物用来抑制或者杀灭微生物的感染。