利用植物提取物控制细菌“交谈”

加州大学圣地亚哥分校的合成生物学家设计了一款新工具，可以操纵无害的大肠杆菌相互“对话”。

　　

这项工作发表在3月4日出版的《Nature Communications》，一群工程大肠杆菌在化学信号的引导下能够彼此沟通或停止沟通。

这项工作由Jacobs工程学院生物工程教授Jeff Hasty教授领导。

传统的合成生物使用原生细菌通讯系统（名为群体感应，quorum sensing）来控制针对药物递送等任务的细菌群落。

细菌群体感应建立在群体内细菌细胞间小信号分子的产生、扩散和接收基础上。这些系统中的大多数依赖于每个细胞的内部资源来产生信号分子。

群体感应系统面临的一个挑战——难以进行外部监管。为了解决这个问题，加州大学圣地亚哥分校的研究人员创建了一个“可诱导群体感应系统”，旨在让合成生物学家更好地控制细菌通讯系统，从而更好地控制这些细菌群落正在执行的有用任务。

受2008年发现的光合细菌沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）的遗传回路启发，研究人员创建了一种群体感应系统，只有当植物源化合物对香豆酸（p-coumaric acid）存在时才能发挥作用。

“根据我们在培养基中提供的对香豆酸的多少，细菌的协调性不同，”加州大学圣地亚哥分校生物工程博士生、文章第一作者Arianna Miano说。“如果我们不给药，细菌就无法相互交流，但当我们给到中等浓度时，它们就能够发出信号，并分享菌落大小的信息。”

Miano说：“如果我们给太多，它们会产生过多的信号分子，诱使它们表现得好像是一个大群体的一部分。”

加州大学圣地亚哥分校的生物工程人员展示了他们的诱导群体感应电路，通过与溶胞基因共表达，可以在时间和空间上控制细菌细胞的协调。

此前，Hasty实验室曾展示过利用细菌溶胞在肿瘤周围传递抗癌药物。在新工作中，研究人员发现，与原生群体感应相比，诱导群体感应极大地扩展了科学家们对这一货运平台的控制。

特别是，使用低浓度和中浓度的对香豆酸，新诱导群体感应电路和溶胞基因使细菌种群在不输送和稳定的输送振荡之间切换。相反，过去利用溶胞基因和原生的群体感应系统，只有当细菌达到足够高浓度时，才能运送货物。

研究人员还证明，将细菌置于高浓度的对香豆酸下，可以迫使它们不断产生与种群大小无关的溶胞蛋白，从而消灭所有细胞。

原文检索：Inducible cell-to-cell signaling for tunable dynamics in microbial communities

（生物通：伍松）