植物提取物控制細菌“交談”

　　這項工作發表在3月4日出版的《Nature Communications》，一群工程大腸桿菌在化學信號的引導下能夠彼此溝通或停止溝通。

　　這項工作由Jacobs工程學院生物工程教授Jeff Hasty教授領導。

　　傳統的合成生物使用原生細菌通訊系統（名為群體感應，quorum sensing）來控制針對藥物遞送等任務的細菌群落。

　　細菌群體感應建立在群體內細菌細胞間小信號分子的產生、擴散和接收基礎上。這些系統中的大多數依賴于每個細胞的內部資源來產生信號分子。

　　群體感應系統面臨的一個挑戰——難以進行外部監管。為了解決這個問題，加州大學圣地亞哥分校的研究人員創建了一個“可誘導群體感應系統”，旨在讓合成生物學家更好地控制細菌通訊系統，從而更好地控制這些細菌群落正在執行的有用任務。

　　受2008年發現的光合細菌沼澤紅假單胞菌（Rhodopseudomonas palustris）的遺傳回路啟發，研究人員創建了一種群體感應系統，只有當植物源化合物對香豆酸（p-coumaric acid）存在時才能發揮作用。

　　“根據我們在培養基中提供的對香豆酸的多少，細菌的協調性不同，”加州大學圣地亞哥分校生物工程博士生、文章第一作者Arianna Miano說。“如果我們不給藥，細菌就無法相互交流，但當我們給到中等濃度時，它們就能夠發出信號，并分享菌落大小的信息。”

　　Miano說：“如果我們給太多，它們會產生過多的信號分子，誘使它們表現得好像是一個大群體的一部分。”

　　加州大學圣地亞哥分校的生物工程人員展示了他們的誘導群體感應電路，通過與溶胞基因共表達，可以在時間和空間上控制細菌細胞的協調。

　　此前，Hasty實驗室曾展示過利用細菌溶胞在腫瘤周圍傳遞抗癌藥物。在新工作中，研究人員發現，與原生群體感應相比，誘導群體感應極大地擴展了科學家們對這一貨運平臺的控制。

　　特別是，使用低濃度和中濃度的對香豆酸，新誘導群體感應電路和溶胞基因使細菌種群在不輸送和穩定的輸送振蕩之間切換。相反，過去利用溶胞基因和原生的群體感應系統，只有當細菌達到足夠高濃度時，才能運送貨物。

　　研究人員還證明，將細菌置于高濃度的對香豆酸下，可以迫使它們不斷產生與種群大小無關的溶胞蛋白，從而消滅所有細胞。