《食品科学》：渤海大学励建荣教授等：水产品中致病与
水产物养分丰裕，含有卵白质、必要氨基酸、生物活性肽、众不饱和脂肪酸、维生素和矿物质等众种养分物质。致病菌（副溶血弧菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌等）以及腐烂菌（假单胞菌、希瓦氏菌等）的存正在能够激发食源性疾病或水产物腐烂变质，影响消费者身体强健，同时也会变成必然糟塌和经济失掉。考虑创造，细菌的某些生物行径受到信号体例的调控，群体感觉（QS）体例即是此中之一。
渤海大学食物科学与工程学院的檀茜倩、裴修博、励修荣*等人对水产物中常睹的几种致病和腐烂菌QS体例的类型及其对毒力因子的调控办法举行了概述，着重先容目前自然起源（微生物源、植物源、动物源）以及人工合成QSIs的考虑希望，为水产物保鲜和平安限定本事开辟供应参考。
正在细菌QS体例中，AIs对细菌的基因外达和毒力因子发作的调控起到了额外主要的用意。常睹的AIs闭键分为三大类（外1）：第一类为高丝氨酸内酯（HSL）类（AI-1），闭键存正在于革兰氏阴性细菌（G - ）中，其机闭因合成酶区别而有所区别，以N-酰基-高丝氨酸内酯类（AHLs）最常睹，其由S-腺苷甲硫氨酸（SAM）通过LuxI合成酶发作，4～16 个C构成的脂肪酰链通过酰胺键维系到内酯化的高丝氨酸上，通过与LuxR受体连合开启全体调控；第二类为自诱导肽（AIPs），闭键存正在于革兰氏阳性细菌（G ＋ ）中，日常包括5～17个氨基酸，AIPs由G ＋ 菌核糖体合成并结束对本身平稳和效用的妆点后，通过ABC转运卵白运输到情况中，当情况中AIPs浓度逾越必然阈值时会惹起细菌基因外达改换并激发相应生物行径；第三类是AI-2，正在G - 和G ＋ 菌中均有存正在，被以为是细菌种间换取的一种通用信号，S-腺苷高半胱氨酸（SAH）正在S-腺苷高半胱氨酸核苷酸酶和LuxS酶的用意下转化成高半胱氨酸和4，5-二羟基-2，3-戊二酮（DPD），再经DPD自觉环化造成呋喃酮类化合物。
水产物中常睹致病菌有金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、弧菌等。正在G ＋ 菌中，S。aureus闭键存正在于冷冻水产物，其QS体例调控生物被膜和毒力因子的经过需求辅助基因调治（Agr）体例参加，此中Agr体例中的agrB和agrD基因编码跨膜卵白和AgrD前肽，AgrB卵白参加AgrD转化为AIP并开释的经过，agrC和agrA基因则用来编码感觉激酶和对AgrC/AgrA两组分体例做出应答调控。另一种常睹的G ＋ 食源性细菌L。monocytogenes的QS体例与S。aureus好像，固然L。monocytogenes基因组中已被外明包括与AI-2相闭的pfs和luxS基因，但后续考虑创造AI-2并不是L。monocytogenes的AIs，L。monocytogenes的基因组中不含与诱导、跨膜卵白和双组分体例闭联的comX、comQ和comP/comA基因，agrD基因比agrA基因对L。monocytogenes致病和生物被膜造成等毒力行径的影响更大。
正在G - 菌中，P。aeruginosa一经被外明包括4 种QS体例：LasI/LasR体例、RhlI/RhlR体例、PqsR参加的喹诺酮（PQS）体例以及正在低磷酸盐前提下升引意的2-(2-羟基苯基)-噻唑-4-甲醛（IQS）体例，这4个人例通过一系列的级联反映达成对细菌毒力行径的调控。此中LasR位于级联反映上逛，可与特定AHLs连合，激活下逛席卷lasI、rhlI/R、pqsR和pqsABCDE正在内的大方基因外达。副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）是另一种水产中对比常睹G - 弧菌，常污染牡蛎等贝类，未经煮熟食用可惹起胃肠炎和败血症等疾病，其为AI-2型QS体例，低AIs浓度可鼓动V。parahaemolyticus中aphA基因的外达进而鼓动其III型渗出体例（T3SS）渗出毒素，高AIs浓度时AI-2可与受体卵白OpaR连合强迫T3SS1中转录激活卵白ExsA的活性，低浸V。parahaemolyticus生物被膜的造成、运动才干和毒素的渗出；哈维弧菌（Vibrio harveyi）同属AI-2型QS体例。
水产中的腐烂菌以G - 菌居众，席卷荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）正在内的众种假单胞菌、希瓦氏菌（Shewanella）和蜂房哈夫尼菌（Hafnia alvei）等。此中P。fluorescens闭键为AHLs型QS体例，已创造LuxI/LuxR以及Pcol/PcoR两品种型。Shewanella是鱼和虾等水产物冷藏经过中的特定腐烂菌，其QS体例闭键包括AI-1和AI-2两种信号分子，其发作的二酮哌嗪类（DKPs）化合物可与LuxR连合通过上调torT和trxB基因外达加强致腐才干。H。alvei则每每惹起真空包装水产物的腐烂，并对低温有较强适当性，目前考虑以为H。alvei为AHLs型QS体例，已创造其发作的AHLs信号分子类型有N-己酰-高丝氨酸内酯（C6-HSL）、N-氧代辛酰-高丝氨酸内酯（OC8-HSL）、N-丁酰-高丝氨酸内酯（C4-HSL）等。
QSIs可能通过阻断或干与QS体例强迫细菌毒力因子发作（图1）。QSIs的用意机制闭键席卷以下几种办法：强迫信号分子合成；酶解或根除信号分子；与信号分子竞赛性连合受点；通过作对信号分子和基因启动子连合影响基因外达等。QSIs筛选需知足以下几个规定：第一，候选QSIs可有用低浸QS闭联基因外达；第二，候选QSIs与相应QS调控因子具有效心对应性并正在行使后不具有副用意；第三，候选QSIs有很好的化学平稳性，不会被宿主细胞代谢行动降解。QSIs按照其起源可分为自然起源强迫剂和人工合成强迫剂。自然起源强迫剂闭键来自微生物代谢物、植物提取物和动物等。人工合成强迫剂从不常创造到高通量筛选闭键是按照QSIs的特征，基于阅历、半阅历形式有主意地对前体化合物举行改制和合成。目前QSIs筛选常用的陈述菌株有根癌农杆菌A136、紫色杆菌CV026或12472、P。aeruginosa qsc 119等（对AHLs信号分子发作呼应），V。harveyi BB120或JMH612（对AI2或AHL类信号分子发作呼应），含有绿色荧光卵白外达质粒的大肠杆菌等。
细菌素是一类对细菌有强迫用意的众肽，其抑菌谱和抑菌机理不断被通常考虑，目前考虑创造局部细菌素可举动某些水产物致病和腐烂菌的QSIs，通过影响QS信号分子活性或举动信号分子好像物竞赛性与QS受体连合到达强迫细菌QS通道的主意。
另一类微生物源群体感觉强迫剂为具有群体感觉淬灭（QQ）用意的酶类。QQ酶最早正在芽孢杆菌中创造，席卷内酯酶、酰基改变酶、氧化还原酶和对氧磷酯酶等。芽孢杆菌中对比有代外性的QQ酶为内酯酶。乳酸菌中也创造众种QQ酶，本团队正在乳杆菌ZHG2-1和植物乳杆菌CY1-1中创造能够存正在AHLs内酯酶或者酰化酶，前者通过强迫LasI/R和RhlI/R卵白合成基因的外达强迫QS体例，后者通过降解AHLs信号分子强迫QS经过。渗出QQ酶的微生物、QQ酶品种及用意机制另有待于进一步发掘和考虑。
除了细菌素和QQ酶，从微生物中也分辩到了可举动QSIs的其他代谢物。枯草芽孢杆菌R-18（从植物根系平分辩）的代谢产品2，4-二叔丁基苯酚是AHLs信号分子好像物，可通过阻挠AHLs与其受体连合来强迫QS通道。链霉菌（从鱿鱼平分辩）提取物也可强迫紫色杆菌MTCC2656紫色素发作。微生物代谢物的构成受到微生物培植前提（碳源、氮源和矿物质）的影响，于是也是正在对微生物源QSIs获取和考虑中需求琢磨的成分。别的，现有考虑虽外明某些微生物代谢物可举动潜正在QSIs，然则其用意机制另有待于进一步考虑。
植物起源的QSIs闭键席卷植物提取物、精油以及从其平分辩的各样单体。植物提取物和精油不断以后被以为具有抑菌效用。植物起源QSIs的强迫机制闭键席卷两种：一是作对信号分子与受体连合，由于局部植物提取物的化学机闭与某些AIs好像，可与AIs竞赛性与受体连合影响QS经过；第二种是通过影响AIs的合成来起到作对QS的用意。和其他起源的QSIs比拟，植物起源QSIs使用相对通常，可对众种QS体例起到强迫用意。
小蘖碱（黄连素）是一种异喹啉生物碱，为广谱抗菌药物，其对病毒、真菌、和种种细菌（特别是少少耐药菌株）都有强迫用意，它还可强迫众种细菌的QS体例，显示出相对广谱的QS强迫才干。小蘖碱正在质料浓度为1。6 mg/mL时可强迫紫色杆菌12472以及CV026发作紫色素以及P。aeruginosa生物被膜的造成，通过分子对接和同源修模创造其对P。aeruginosa QS体例的作对是因为可与信号分子竞赛性地同受体LasR和RhlR连合。另有考虑注解，正在1/2最小抑菌质料浓度（0。64 mg/mL）下，小蘖碱可能强迫耐药性大肠杆菌生物被膜的造成，通过激光扫描共聚焦显微镜创造正在该浓度下小蘖碱对生物被膜的强迫用意显著，细胞样子发作改换，发作溶胀和伸长局面，解释其对生物被膜发作对比大的毁坏；及时荧光定量齐集酶链式反映测验结果显示正在1/2最小抑菌质料浓度（0。64 mg/m L）和1/4 最小抑菌质料浓度（0。3 2 m g/m L）下，小蘖碱可明显下调大肠杆菌AI-2 QS体例闭联基因（luxS、pfS基因、与luxR基因效用肖似的sdiA基因、参加细胞分歧的hflX基因、鞭毛驱动合成基因fliA基因以及此基因限定的独揽子motA基因）的外达；考虑还创造苦参碱也具有与小蘖碱好像的QS强迫效益，然则正在对QS强迫浓度和闭联基因的作对上存正在少少分歧，解释区别中药单体对同种细菌的QS强迫才干区别；小蘖碱也可强迫外皮葡萄球菌生物被膜的造成，猜度其与作对外皮葡萄球菌QS体例相闭，然则实在的机制还未获得外明。
姜黄素是从姜黄中提取的一种生物活性物质，其中心机闭带有2个浓郁环和7个C碳链二芳基庚烷，可强迫正在C6-HSL信号分子存鄙人的紫色杆菌CV026和正在C8-HSL存鄙人的根癌农杆菌色素的发作，也可能强迫V。harveyi正在QS体例调控用意下的生物发光行径，对弧菌属生物被膜造成的强迫用意显著，正在质料浓度为100 μg/mL时对V。harveyi、V。parahaemolyticus、创伤弧菌生物被膜造成的强迫率判袂为69%、56%和79%；姜黄素经管上述弧菌成熟生物被膜，会使生物被膜的厚度变薄并流露出不完好状况；而且渗出胞外众糖、阮藻酸盐以及群集和泳动等QS调控的毒力行径发作也显著低浸。除了对弧菌属QS的强迫用意，姜黄素还可能通过与LuxI型的AHLs合成酶连合作对温和气单胞菌QS体例，通过影响AHLs合成酶ahlI基因以及AHL连合受体合成酶ahyR基因的外达作对嗜水气单胞菌的QS体例等。
动物细胞和结构中也有局部QSIs存正在。认真核宿主被少少具有QS体例的病原菌侵染后，会对区别AIs发作呼应，发作可分化AIs的代谢物。Maurice等创造P。aeruginosa熏染肺上皮细胞的线粒体后，其会渗出去乙酰化酶1（SIRT1）和磷酸腺苷依赖性激酶（AMPK）来削弱P。aeruginosa信号分子3-oxo-C12-HSL对线粒体的影响，于是这两种酶具有潜正在QSIs效用。驴初乳平分辩的众聚己糖可明显强迫紫色杆菌12472紫色素发作，也可能强迫S。aureus溶血素、卵白酶和脂肪酶等毒力因子的发作和生物被膜的造成，而且同时具有降解C4-HSL和C12-HSL两种信号分子的效用。一种南非的蜂胶也可举动潜正在QSIs，此中所含的黄酮类物质乔松素、高良姜素和白杨素，比香草醛对紫色杆菌12472产紫色素的强迫率高，且3 种物质归纳的效益大于简单用意效益，可同时强迫G＋L。monocytogenes、G-大肠杆菌和真菌中的白色念珠球菌的生物被膜造成，再现出广谱的抑菌活性和抗QS特色。
由于自然QQ酶具有分辩穷困、产量低等晦气成分，使其工业使用受到局限，目前考虑可琢磨通过生物工程的形式按照一经报道的QQ酶基因合成QQ酶（图2）。本团队通过对P。fluorescens的基因序列剖析，诈欺pET28a载体正在大肠杆菌DE3中得胜外达了具有AHLs淬灭活性的QQ酶PF2571和PF1240，PF2571不妨强迫维氏气单胞菌BY-8中席卷生物被膜、卵白酶、脂肪酶、藻朊酸盐等QS调控的毒力因子的造成，并有用限定鲷鱼的腐烂；PF1240与AHLs酰基改变酶的机闭肖似，不妨分化区别长度碳链的众种AHLs，可强迫H。alvei菌生物被膜、卵白酶和脂肪酶的发作及其泳动才干。另有报道得胜对从强健虾平分辩的Ruegeria mobilis YJ3菌株的胞外群体感觉淬灭酶RmmL序列正在体外举行了克隆外达，其可能降解长链的C12-HSL信号分子，不妨强迫P。aeruginosa发作绿脓菌素，同时RmmL被以为可能举动水产的调理药剂。
除了采用生物工程的形式，正在已有阅历的根底上，QSIs可通过骨架跃迁的形式（即从已知活性的化合物开赴，通过改换其中心机闭，获得新的具有肖似活性的化合物）安排合成，其QS强迫效益可能诈欺分子对接测验开端外明（图3）。一种计谋是按照区别类型AIs机闭安排闭联好像物，这品种似物可与AIs竞赛性与其对应受体连合，进而影响毒力基因外达。比方可能通过改换AHLs的内酯环以及对其酰胺基和脂肪链举行必然化学妆点合成新QSIs，此中内酯环可用噻唑、二氢噻唑、苯并咪唑、吡啶和咪唑啉等杂环取代，日常来说氨基酸基团和侧链可相对维持褂讪，而侧链基团的长度可举行必然安排。考虑创造采用此种计谋合成的大局部AHLs好像物都具有强迫AHLs型QS体例的效用，分子对接模仿结果显示这些好像物与紫色杆菌CviR受体的连合才干大于自然AHLs信号分子。这种合成计谋需求按照宗旨AIs特征遴选适当的先导化合物举动中心机闭，同时对其他基团举行有针对性地妆点。另一种计谋是诈欺已知机闭的QSIs来安排和合成具有好像机闭的新型QSIs。有考虑合成了与对P。aeruginosa毒力因子有强迫用意的5-硝基咪唑类甲硝唑这品种型的QSIs机闭好像的一系列塞克硝唑化合物，并外明白这类化合物可同时下调群体感觉信号分子合成酶基因lasI、rhlI、pqsA和信号分子受体lasR、rhlR和pqsR基因的外达，从而强迫P。aeruginosa毒力因子发作。
除了凭借阅历对QSIs举行安排合成，基于企图形式的大周围筛选也被使用正在QSIs的安排和开辟中。Grossman等从诺丁汉化合物数据库（包括85000种区其余化合物）筛选出机闭内核与PQS和2-庚基-4-喹啉酮（HHQ）的内部配体具有必然肖似性的喹唑啉酮骨架化合物，可能举动PasR的拮抗物进而作对QS经过。正在虚拟筛选经过中，起初需求遴选适合的数据库，目前常用的化合物群众数据库有Pubchem（小分子音信）、Drugbank（常睹药物音信）、中药资源的数据库TCM（中药音信）等，同时也可能按照阅历设备有针对性的化合物数据库以使用于QSIs的虚拟筛选。
纳米颗粒是一类尺寸1～100 nm、样子众样、具有额外化学和物理特色的物质，一经使用正在席卷诊疗、催化、药物递送、传感等诸众界限，同时其也可举动抗菌剂，对良众耐药菌有很好的强迫用意。现考虑创造一局部纳米颗粒可举动QSIs，对QS的强迫效益取决于纳米颗粒的类型、合成形式以及用意浓度巨细等。
银纳米颗粒（AgNPs）是目前考虑较众的一类纳米颗粒，对众种QS体例都有强迫用意。AgNPs对QS体例的强迫机制闭键因为AgNPs具有毁坏细胞膜（特别是肽聚糖层）、毁坏细菌的呼吸链（呼吸链酶ATPase）、作对DNA的复制、发作涯性氧（ROS）等用意，而这些用领略对细菌QS体例发作作对。以AgNPs对P。aeruginosa PAO1的QS体例影响为例，起初AgNPs激发的DNA毁伤和ROS发作会激活编码σ因子的rpoS基因的上调外达，而RpoS（σ因子）能激活细胞对DNA毁伤和ROS的袒护用意，并可同时激活RsmA外达，正在RpoS和RsmA的连适用意下，rhl和las家族的基因外达受到强迫并随后影响到下逛QS闭联基因外达。
AgNPs的合成形式良众，采用植物提取物或微生物代谢物对AgNPs举行绿色合成由于形式单纯、平安以及对情况污染小近年来受到良众闭心（图4）。植物或微生物提取物正在AgNPs的合成经过中既可能举动还原剂，也具有平稳AgNPs的用意。有考虑诈欺大花紫薇叶的水提取物合成的AgNPs可得胜强迫P。aeruginosa生物被膜造成；采用印度藏茴香种子的水提取物合成的AgNPs正在质料浓度为1、2、3 μg/mL和4 μg/mL时能使紫色杆菌12472产紫色素才干判袂消浸34。2%、47。0%、65。6%和74。7%，正在质料浓度为1～15 μg/mL时可正在区别水准强迫P。aeruginosa绿脓菌素、鼠李糖脂和弹性卵白酶以及黏质沙雷氏灵杆菌素的发作；采用真菌（烟草内生菌）提取物合成的AgNPs可能明显强迫两种P。aeruginosa的泳动才干、绿脓菌素和胞外众糖的发作以及生物被膜的造成。
纳米颗粒举动QSIs的效益受到颗粒巨细的影响。考虑创造固然球形纳米银颗粒（粒径＜20 nm）和银纳米棒（直径正在100～200 nm之间，长度为5～10 μm）都可下调编码LasA卵白酶、LasB弹性卵白酶、铁载体等QS闭联毒力基因外达，然则相对待纳米棒，纳米颗粒可能正在较低的浓度下起到QS强迫用意，这能够是因为其比外外积大，更容易穿透细胞膜惹起氧化和DNA毁伤。区别类型的纳米颗粒对QS的强迫机制也不尽相像。对待AHL型QS体例来说，ZnO纳米颗粒、TiO 2 纳米颗粒、AgNPs都具有强迫紫色杆菌QS的才干，然则TiO 2 纳米颗粒与AgNPs闭键影响信号分子的合成，而ZnO纳米颗粒则通过毁坏对信号分子的识别和呼应来作对QS体例。
正在本质使用经过中纳米颗粒胶体具有不服稳和容易密集的谬误，会对其QS强迫才干变成影响。为分析决这个题目，常将纳米颗粒负载到一个可起到支柱用意的基质上，基质日常遴选带有羟基、羰基、羧基和环氧基等官能团的物质（壳聚糖即是一种每每采用的纳米颗粒负载基质），所造成的纳米复合质料和复合纳米颗粒可加强QSIs对QS的强迫效用。纳米颗粒自身也可能举动载体负载某些水溶性和生物利费用欠好的生物活性物质来普及其QS强迫才干，以加强其正在水产物保鲜和包装中的使用潜力。
QSIs正在针对水产物常睹致病和腐烂菌的限定方面具有必然上风，但仍有良众可举动QSIs区别起源的自然抑菌剂有待开辟。别的，固然少少抗菌物质（席卷少少植物和微生物的提取物）被外明具有QS强迫用意，可能举动潜正在QSIs，但其对QS强迫的闭键效用因素以及机闭另有待发掘，QS强迫机制也需求深化考虑。组学本事的兴盛为考虑QSIs的强迫机制供应了辅助扶助，他日考虑可连合转录组学、卵白质组学和代谢组学等组学本事，众维度解析QSIs的强迫机制。另外，除了现有QSIs筛选陈述体例，可能琢磨开辟灵动度和确实性更高的QS陈述和检测体例，同时辅助基于企图的筛选本事，普及QSIs筛选成果。因为QS体例的繁复性，QSIs的强迫用意有必然的特异性（针对特定菌属或者某一类QS体例），他日可能琢磨基于自然产品筛选或通过人工安排开辟具有更通常强迫效用的QSIs，同时QSIs平安性也需求采用合理的形式举行评估，以达成其正在水产物鲜度和微生物平安限定方面的使用。
出生于浙江宁波，卒业于浙江大学化工系生物化工专业并获博士学位，熏陶，博士生导师，众次到英良习澳练习、高访和团结考虑，现任渤海大学副校长兼食物科学考虑院院长。邦度级百切切人才、邦务院额外津贴专家、辽宁省攀高学者、中邦工程院2021年院士增选有用候选人。现任生鲜农产物储藏加工及平安限定本事邦度地方连合工程考虑中央主任、邦度鱼糜及鱼糜成品加工本事研发分中央（锦州）主任、辽宁省食物平安要点测验室主任、辽宁省食物科学与工程一流学科带动人。闭键从事生鲜农产物（水产物和果蔬）储藏加工方面的考虑；主办邦度自然科学基金要点项目和863等邦度级项目10余项、省部级项目50余项、横向项目40余项（此中单个项目让渡金额1200万元1 个、500万元2 个）；授权发现专利92 件；以第一或通讯作家公布SCI收录论文249 篇（此中中科院大类一区113 篇，影响因子10。0以上9 篇，是爱思唯尔高被引学者）、EI收录论文272篇；出书专著1 部、主编教材6 部；排名第一得到邦度科技提高二等奖2 项、邦度级教学劳绩二等奖1 项、省部级特等和一等奖7 项、辽宁省高校科技劳绩转化大赛一等奖1 项。现任中邦食物科学本事学会常务理事、中邦农业工程学会农产物加工及储藏工程分会副理事长、教学部食物类专业教指委委员等，是邦外里10余个巨头期刊的编委和审稿专家。
本硕博就读于天津大学，渤海大学硕士考虑生导师，考虑偏向为食物养分与平安，席卷益生菌效果及食物品格限定本事的考虑。参加邦度要点研发方案子课题和邦度自然基金等项目，主办辽宁省教学厅青年基金等。正在邦外里期刊公布论文十余篇，申请专利众项。
本文《水产物中致病与腐烂菌的群体感觉强迫剂考虑希望》起源于《食物科学》2023年44卷19期270-278页。 作家：檀茜倩，裴修博，崔方超，李秋莹，吕欣然，孙彤，励修荣。 DOI！10。7506/spkx1011-099。 点击下方阅读原文即可查看著作闭联音信。
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