Novel bacteria degrading N-acylhomoserinelactones and their use as quenchers ofquorum-sensing-regulated functions of

plant-pathogenic bacteria

Ste´phane Uroz,1 Cathy D’Angelo-Picard,1 Aure´ lien Carlier,1 Miena Elasri,1

Carine Sicot,1 Annik Petit,1 Phil Oger,1,2 Denis Faure1 and Yves Dessaux1

Microbiology (2003), 149, 1981–1989

Quorum-Sensing 定額感應

• 早期的科學家們發現，細菌藉由菌數來調控基因表現的現象，我們稱作 quorum-sensing(QS)。

• 這種調控的方式在 Gram-上比較常見，其有利於微生物在不同的環境中生存 。

• quorum-sensing regulation system首先在深海魚共生菌 photobacterium fischeri( 發光桿菌 ) 中被發現。

• 細菌分泌 N-AHSL → N-AHSL突破門檻值 → 開啟基因表現。

N-acylhomoserine lactone

(N-AHSL (QS signal))

Novel bacteria degrading N-acylhomoserinelactones and their use as quenchers ofquorum-sensing-regulated functions of

plant-pathogenic bacteria

•分解植物病原菌 N-AHSL和抑制其定額感應調控的新種細菌

Abstract

• Quorum-Sensing 定額感應• Quorum-quenchers 定額抑制

• 從菸草根部附近土壤，分離出了可抑制 quorum-sensing的訊息分子 (N-AHSL)的 25株菌。並分析各株菌能作用 N-AHSL的範圍及其分解效率，再從其中篩選出分解 N-AHSL種類最廣且最迅速的菌株 Rhodococcus erythropolis (W2)。並對其做干擾其他 quorum-sensing regulation 的效果作評估。

Materials

• AT medium就是一般的 Luria-Bertani medium再加上少量的必需的物質，如 mannitol NH4(SO4)2 和cycloheximide。而這次的 AT medium加入 N-AHSL當做唯一碳源。

• Chromobacterium violaceum CV026這株菌當做Biosensors。這株菌會產生 violacein這種紫色色素，一株 qs regulation的菌，要是他的 N-AHSL被分解的時候紫色色素也不會產生。

Isolation of bacteria degrading N-AHSL

( 紫色色桿菌 )

Identification of the N-AHSL-degrading bacteria

The N-AHSL-degrading bacteria exhibit different

substrate specificity

R. erythropolis strain W2 as a quencher of theQS signal

• 篩選出 W2這株菌對 N-AHSL有較廣的分解能力，且有迅速分解 N-AHSL的活性。我們將進一步對 W2干擾其他菌 quorum-

sensingregulation 能力作觀察。

• C. violaceaum 紫色色桿菌• A. tumefaciens 根癌農桿菌 • P. carotovorum 果膠桿菌

Quenching of violacein production in Chromobacterium

by R. erythropolis strain W2

( 紫色色桿菌 )

Quenching of violacein production in A. tumefaciens ( 根癌農桿菌 )by R. erythropolis strain W2

• Ti plasmid

• A. tumefaciens A. tumefaciens strain R10 (pTi donor)

• A. tumefaciens strain C58.00RS(pTi recipient)

• Conjugation frequencies(per donor) were 1.5X10-3when the conjugation was performed without the quencher strain W2

• Conjugation frequencies(per donor) were 1.5X10-5when in the presence of the quencher strain W2

Quenching of pectinolytic activities in Pectobacterium strain Pcc797 by R. erythropolis strain W2

( 果膠桿菌 )

Discussion

• <1> 分離鑑定出可分解 N-AHSL的菌株• Pseudomonas sp. about 64 % ( 假單胞菌 )• Comamonas 16 % ( 叢毛單胞菌 )• Variovorax 12 % ( 貪噬菌 )• Rhodococcus 8 % ( 紅球菌 )• QS regulation 並不局限在某些種類的菌屬中，因此具有開發的價值。

Discussion

• <2> 探索 Quorum-quenchers 菌株用來對抗 QS-regulation的潛力

• R. erythropolis strain W2( 紅球菌 ) 具有迅速分解 N-AHSL的活性，且可作用的 N-AHSL也較廣。在之前實驗證實可干擾 QS regulation，且不影響菌的生長。

• 未來可朝向不汙染環境生物控制劑，或不具有副作用的抗生素開發。

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