群体感应调控金黄色葡萄球菌形成活的不可培养（VBNC）状态的机制研究

Under stress conditions, spore-forming bacteria take a completely resting form, spore, for survival. Similarly, to survive, non-spore-forming bacteria choose to form a viable but nonculturable (VBNC) state under adverse conditions. Microorganisms in the VBNC state cannot be detected by traditional culture methods, and they can resuscitate to culturable state under suitable conditions, which make VBNC cells pose a potential risk to public safety. In our previous study, we have found that Staphylococcus aureus, as one kind of important zoonosis pathogens, can enter into the VBNC state under citric acid treatment, which makes S. aureus become a great threat to food safety. Some researchers have found that quorum sensing systems participated in sporulation, thus it is speculated that the VBNC state formation is also regulated by quorum sensing. Signal molecule is the messenger in the quorum sensing system. Therefore, in order to clarify the mechanism of VBNC state formation in S. aureus regulated by quorum sensing, we decide to identify signal molecules that participate in the VBNC state formation, and then analyze the formation mechanisms of VBNC state induced by the signal molecules. The research findings will be conducive to broaden the knowledge of the formation mechanisms of VBNC state, and can also provide theoretical guidance for establishing effective approach to inhibit VBNC state formation in S. aureus.

芽孢是芽孢形成菌在逆境下采取的存活形态，同样非芽孢形成菌通过形成活的不可培养（VBNC）状态渡过逆境。VBNC状态微生物用常规培养方法检测不到，且在适宜条件下能复苏，因此给公共安全带来潜在威胁。金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是一种重要的人兽共患病病原，申请人发现在食品添加剂柠檬酸作用下S. aureus会形成VBNC状态，这给食品安全带来重大威胁。研究发现芽孢的形成过程有群体感应系统的参与，据此推测群体感应也介导VBNC状态的形成。信号分子是群体感应系统中的信息传递者，因此本项目拟鉴定参与S. aureus VBNC状态形成的信号分子，并分析其诱导VBNC状态形成的机制，从而阐明群体感应调控S. aureus形成VBNC状态的机制。该研究成果有助于拓宽对VBNC状态形成机制的认识，而且可为建立抑制S. aureus形成VBNC状态的有效方法提供理论指导。

类似于芽孢，活的不可培养（VBNC）状态是非芽孢形成菌面对逆境所采取的存活策略。处于VBNC状态的微生物用常规培养方法检测不到，但在适宜条件下能复苏而重新恢复到正常状态，因此给公共安全带来潜在威胁。本项目以一种常见的食源性致病菌——金葡菌（Staphylococcus aureus）为对象，研究内容包括：①金葡菌VBNC状态形成的影响因素及柠檬酸体系中VBNC状态金葡菌的生物学特性分析，②参与金葡菌VBNC状态形成的信号分子鉴定，③信号分子在金葡菌VBNC状态形成中的作用分析，④信号分子影响金葡菌VBNC状态形成的机制分析。通过本项目的实施，得到如下结果：①食品储藏温度及营养条件都会影响金葡菌VBNC状态的形成，与冷冻（-20℃）相比，冷藏（4℃）会使金葡菌进入VBNC状态的时间快3-4倍，而且营养条件越适于金葡菌的生存越不易使金葡菌形成VBNC状态；②VBNC状态金葡菌的内部结构发生巨大变化，但ATP含量仍为正常细胞的2/3，对模拟胃液的抗性也显著提高，这都有利于VBNC细胞的存活；③测定了VBNC细胞中部分基因的表达情况，从分子水平说明了VBNC细胞形态变化、黏附宿主能力及生物被膜形成能力；④通过多肽组与代谢组对可能参与VBNC状态形成的信号分子进行鉴定，得到四种多肽及上百种代谢物；⑤通过考察四种多肽对VBNC状态形成的作用，最终得到两条能显著抑制VBNC状态形成的多肽，使VBNC状态形成时间延长了两倍；⑥得到两种多肽抑制VBNC状态形成的可能机制：多肽通过促进菌体自聚集使大部分菌体与外界逆境隔开，并通过提高菌体翻译能力及胞内酶活使菌体更好的生长繁殖，从而抑制金葡菌细胞进入不可培养状态。该研究成果有助于拓宽对VBNC状态形成机制的认识，而且可为建立抑制金葡菌形成VBNC状态的有效方法提供理论指导。