76043abf2ebed2c

بررسی دخالت در تنظیم ژنی وابسته به حدنصاب احساس در Pectobacterium atrosepticum و تغییر فعالیت LuxI و LuxR توسط ریزوباکتری‎های تجزیه‎کننده ان-اسیل‌هموسرین‌لاکتون

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار، گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغان

2 دانشیار، گروه گیاهپزشکی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

3 استادیار، گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان و قطب علمی ترانسژنز، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان

چکیده

سیستم حدنصاب احساس (Quorum sensing) یک سیستم ارتباطی است که به باکتری­ها اجازه می­دهد تا تراکم جمعیتشان را از طریق تولید و ردیابی مولکول­های پیام­رسان بسنجند. در باکتری­های گرم منفی این مولکول­ها شامل ان-­اسیل­هموسرین­لاکتون­ها (AHLs) است که توسط پروتئین‌های سازنده (LuxI) ساخته می­شود و سپس به بیرون از سلول ترشح شده و به پروتئین­های گیرنده (LuxR) در باکتری‌های مجاور متصل می­شوند و رونویسی از ژن­های هدف را کم یا زیاد می­کنند. تأثیر 66 ریزوباکتری تجزیه­کننده AHL بر تغییر فعالیت و کارایی LuxI/LuxR و یا بازداری از سنتز AHL با استفاده از سیستم انتشار در آگار و Chromobacterium violaceum CV026 به­عنوان گزارشگر مورد ارزیابی قرار گرفت. جدایه Pectobacterium atrosepticum SRI1043 نیز به­عنوان مولد AHL استفاده شد. برای بررسی توانایی بازدارندگی از فعالیت LuxI، جدایه مولد AHL در نزدیکی باکتری­های خاموش­کننده و باکتری گزارشگر دورتر از آن قرار گرفت. برای بررسی بازداری از فعالیت LuxR، جای استرین­های مولد AHL و گزارشگر عوض شد. هر دو خاصیت ممانعت از فعالیت LuxI و LuxR در 21 جدایه مشاهده شد. این جدایه­ها بر اساس تست­های بیوشیمیایی و بررسی توالی 16srDNA در جنس­های Bacillus، Brevundimonas، Citrobacter، Bordetella، Acinetobacter، Stenotrophomonas، Pseudomonas و Escherchia قرار گرفتند. برای بررسی دخالت در تنظیم ژنی وابسته به AHL در P. atrosepticum، باکتری­های آنتاگونیست با فاصله کمی از بیمارگر کشت شد و کاهش تولید آنزیم پروتئاز با مشاهده کاهش هاله شفاف اطراف این بیمارگر روی محیط کشت شیر خشک بدون چربی-آگار (SMA) مشخص شد. پنج جدایه­ تا حد زیادی تولید پروتئاز را کاهش دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Amaral L, Molnar J (2012) Inhibitors of efflux pumps of Gram-negative bacteria inhibit Quorum Sensing. Open Journal of Pharmacology 2 (2): 1-14.

Antunes LCM, Ferreira RBR, Buckner MMC, Finlay BB (2010) Quorum sensing in bacterial virulence. Microbiology 156: 2271-2282.

Barnard AM, Salmond GP (2007) Quorum sensing in Erwinia species. Analytical and Bioanalytical Chemistry 387: 415-423.

Bassler BL, Losick R (2006) Bacterially speaking. Cell Journal 125: 237-246.

Cirou A, Raffoux A, Diallo S, Latour X, Dessaux Y, Faure D (2011) Gamma-caprolactone stimulates growth of quorum-quenching Rhodococcus populations in a large scale hydroponic system for culturing Solanum tuberosom. Research in Microbiology 162: 945-950.

Czajkowski R, Jafra S (2009) Quenching of acyl-homoserine lactone-dependent quorum sensing by enzymatic disruption of signal molecules. Acta Biochimica Polonica 56(1): 1-16.

Czajkowski R, Perombelon MCM, van Veen JA, van der Wolf JM (2011) Control of blackleg and tuber soft rot of potato caused by Pectobacterium and Dickeya species. A review Plant Pathology 60(6): 999-1013.

Chen F, Gao Y, Chen X, Yu  Z,  Li X (2013) Quorum Quenching Enzymes and Their Application in Degrading Signal Molecules to Block Quorum Sensing-Dependent Infection. International Journal of Molecular Sciences 14: 17477-17500

Chenia HY (2013) Anti-Quorum Sensing Potential of Crude Kigelia Africana Fruit Extracts. Sensors 13: 2802-2817.

Dong YH, Xu JL, Li XZ, Zhang LH (2000) AiiA, an enzyme that inactivares the acylhomocerine lactone quorum-sensing signal and attenuates the virulence of Erwinia carotovora. Proceeding of the National Academy of Science USA 97: 3526-3531.

Dong YH, Gusti AR, Zhang Q, Xu JL, Zhang LH (2002) Identification of quorum-quenching N-acyl homoserine lactonases from  Bacillus species. Applied Environal Microbiology 68: 1754-1759.

Edwards U, Rogall T, Blocker H, Bottger EC (1989) Isolation and direct complete nucleotide determination of entire genes. Characterization of a gene coding for 16S ribosomal RNA. Nucleic Acids Research 17(19): 7843-7853.

Galloway WRJD, Hodgkinson TJ, Bowden S, Welch M, Spring DR (2012) Applications of small molecule .activators and inhibitors of quorum sensing in Gram-negative bacteria. Trends in Microbiology 20(9): 449-458.

Higgins CA, Bell T, Delbederi Z, Feutren-Burton S, McClean B, O’Dowd C, Watters W, Armstrong P, Waugh D, van den Berg H (2010) Growth inhibitory activity of extracted material and isolated compounds from the fruits of Kigelia pinnata. Planta Medica journal76: 1840-1846.

Hong KW (2012) Quorum quenching revisited-from signal decays to signalling confusion. Sensors 12: 4661-4696.

Hugouvieux-Cotte-Pattat  N, Condemine G, Nasser W, Reverchon S (1996) Regulation of pectinolysis in Erwinia chrysanthemi. Annual Review of Microbiology 50: 213-257.

Krzyanowska  D M, Potrykus  M, Golanowska  M, Polonis K, Gwizdek-Wisniewska A, Lojkowska E, Jafra S (2012) Rhizosphere Bacteria as Potential Biocontrol Agents Against Soft Rot Caused by Various Pectobacterium and Dickeya spp. Strains. Journal of Plant Pathology 94(2): 367-378.

Liu H, Coulthurst SJ, Pritchard L, Hedley PE, Ravensdale M, Humphris S, Burr T, Takle G, Brurberg MB, Birch PRJ, Salmond GPC, Toth IK (2008) Quorum sensing coordinates brute force and stealth modes of infection in the plant pathogen Pectobacterium atrosepticum. PLoS Pathogen. DOI: 10.1371/journal.ppat.1000093.

Ma A, Lv D, Zhuang X, Zhuang G (2013) Quorum quenching in culturable phyllosphere bacteria from Tobacco. International Journal of Molecular Science 14: 14697-14619.

Mahmoudi  E, Ahamadi A, Seyed-Tabatabaei BE, Ghobadi A, Akhavan Hassanzadeh N, Venturi V (2011) An Novel AHL-Degrading Rhizobcterium Quenches The Virulence Of Pectobacterium atrosepticum On Potato Plant. Journal of Plant Pathology 93(3): 587-594.

Martins ML, Souza VN, Moraes JRE, Moraes FR, Costa AJ (1999) Comparative evaluation of the susceptibility of cultivated fishes to the natural infection with Myxosporean parasites and tissue changes in the host. Brazilian Journal of Biology 59: 263-269.

McClean KH, Winson MK, Fish L, Taylor A, Chhabra SR, Camara M, Daykin M, Lamb JH, Swift S, Bycrof BW, Stewart GS, Williams P (1997) Quorum sensing and Chromobacterium violaceum: exploitation of violacein production and inhibition for the detection of N-acylhomoserine lactones, Microbiology 143: 3703-3711.

Mihalik K, Chung DW, Crixell SH, McLean RJC, Vattem DA (2008) Quorum sensing modulators of Pseudomonas aeruginosa characterized in Camellia sinensis. Asian Journal of Traditional Medicines 3: 12-23.

Molina L, Constantinescu F, Michel L, Reimmann C, Duffy B, Défago G (2003) Degradation of pathogen quorum sensing molecules by soil bacteria: a preventive and curative biological control mechanism. FEMS Microbiology Letters 45: 71-81.

Morohoshi T, Someya N, Ikeda T (2009) Novel N-Acylhomoserin lactone- degrading bacteria isolate from the leaf surface of Solanum tuberosum and their quorum quenching properties. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 73: 2124-2127.

Packiavathy IASV, Palani Agilandeswari, Khadar SM, Pandian SK, Ravi AV (2012) Antibiofilm and quorum sensing inhibitory potential of Cuminum cyminum and its secondary metabolite methyl eugenol against Gram negative bacterial pathogens. Food Research International 45: 85-92.

Park SJ, Park SY, Ryu CM, Park SH, Lee JK (2008) The Role of AiiA, a Quorum-Quenching Enzyme from Bacillus thuringiensis, on the Rhizosphere Competence. Journal of Microbiology and Biotechnology 18(9): 1518-1521.

Rasmussen TB, Skindersoe ME, Bjarnsholt T, Phipps RK, Christensen KB, Jensen PO (2005) Identity and effects of quorum-sensing inhibitors produced by Penicillium species. Microbiology 151: 1325-40.

Rasmussen TB, Givskov M (2006) Quorum-sensing inhibitors as anti-pathogenic drugs. International Journal of Medical Microbiology 296: 149-161.

Schaad NW, Jones JB, Chun W (2001) Laboratory guide for identification of plant pathogenic bacteria. 3ed,  the American Phytopathological Society, USA.

Qian GL, Fan JQ, Chen DF, Kang YJ, Han B, Hu BS, Liu FQ (2010) Reducing Pectobacterium virulence by expression of an N-acyl homoserine lactonase gene Plpp-aiiA in Lysobacter enzymogenes strain OH11. Biological Control 52: 17-23.

Van der Wolf JM, De Boer SH (2007) Bacterial pathogens of potato. In: Vreugdenhil D, ed Potato Biology and Biotechnology: Advances and Perspective. Delft, The Wetherlands: Elsevier, 595-617.

Vattem DA, Mihalik K, Crixell SH, McLean RJC (2007) Dietary phytochemicals as quorum sensing inhibitors. Fitoterapia78: 302-310.

Von Bodman SB, Bauer WD, Coplin DL (2003) Quorum sensing in plant-pathogenic bacteria. Annual Review of Phytopathology 41: 455-482.

Yates EA, Philipp B, Buckley C, Atkinson S, Chhabra SR, Sockett RE, Goldner M, Dessaux Y, Camara M, Smith H, Williams P (2002) N-Acylhomoserine lactones undergo lactonolysis in a pH-, temperature-, and acyl chain length-dependent manner during growth of Yersinia pseudotuberculosis and Pseudomonas aeruginosa. Infection and Immunity 70: 5635-5646.

Zamani M, Behboudi K, Ahmadzadeh M (2013) Quorum quenching by Bacillus cereus U29: a double-edged sword in biological control of plant diseases. Biocontrol Science and Technology 23(5): 555-573.