QS分子对食源性金黄色葡萄球菌肠毒素及生物被膜形成中的作用研究

Enterotoxins and biofilms are the most important food risk factors posed by Staphylococus aureus, which cause food poisoning and food contamination. Quorum sensing plays an important role in the enterotoxin production and biofilm formation. But the relationship between production of quorum sensing molecules and the formation of enterotoxin and biofilm are still not fully explored. This proposal will use the selected stain which are good at forming biofilm or producing enterotoxin, to study the production of quorum sensing molecules under different conditions (temperature, carbon source and sodium chloride), and their role in the enterotoxin production and biofilm formation. Through constructing Agr and LuxS knock-out strain and adding external quorum sensing molecules, the role of quorum sensing in enterotoxin production and biofilm formation will be confirmed. The findings from this project will provide theoretical basis to construct a food safety control system which will target quorum sensing in Staphylococcus aureus.

肠毒素和生物被膜是金黄色葡萄球菌（金葡菌）最重要的食品安全危害因素，导致食物中毒和食品污染。群体感应在金葡菌毒素和生物被膜形成过程中起重要作用，但目前对食源性金葡菌群体感应信号分子的产生及其与肠毒素和生物被膜形成之间的关系并不清楚。本项目以生物被膜形成能力强和/或肠毒素产生能力强的食源性金葡菌为研究对象，通过对不同环境（温度、碳源和NaCl）下食源性金葡菌群体感应信号分子（AIPs和AI-2）的产生及其对肠毒素和生物被膜形成的影响进行研究，阐明群体感应机制在不同环境下食源性金葡菌肠毒素和生物被膜形成中的作用；通过构建Agr和LuxS基因敲除菌株以及在敲除菌株中添加外源群体感应信号分子（AIPs和AI-2），进一步确证群体感应对不同环境下食源性金葡菌肠毒素和生物被膜形成中的作用，为建立以干扰食源性金葡菌群体感应为靶点的新型食品安全控制技术体系提供理论依据。

对不同来源金黄色葡萄球菌的肠毒素和形成生物膜相关基因的检测，发现我国主要食物中毒菌株为产肠毒素A的ST6型菌株系。发现NaCl、糖类、温度、pH和蛋白都对菌株生物膜形成能力有较大影响；NaCl和葡萄糖对肠毒素的产生量有一定影响，pH和温度对肠毒素形成能力有较大影响。通过LC-MS/MS和哈氏弧菌BB170菌株分别检测AIPs和AI-2群体感应信号分子在不同环境（PH、温度、碳源和 NaCl）下的表达量，发现AIPs分子类型不随时间和培养环境的变化而变化，而与菌株相关，每株菌只表达AIPs分子中的1种或者不表达，其中AIP-IV分子并未检测到，主要食物中毒的菌株系ST6主要表达AIP-I。AIP-I、AIP-II和AIP-III分子分别于12h、16h和20h左右表达到最高，但随后时间的增加，AIPs分子产量逐渐减少。NaCl、葡萄糖和蔗糖浓度的增高，AIPs的产量逐渐降低。当培养液的pH（pH4.3-7.3）从酸性到中性的过程中，AIPs的量是逐渐增加的，反之中性到碱性继续升高（PH4.3-7.3），AIPs的量逐渐降低，4℃到37℃随着温度的升高，AIPs的产量逐渐增加，AIPs与SEA和生物膜的产量变化趋势相同，即同增同减。反之AI-2在不同培养条件下形成规律波动较大，主要温度和PH对AI-2的形成影响较大；AI-2对肠毒素和生物膜的形成影响较小。在添加AIPs和AI-2分子的验证试验中，发现AIPs对生物膜的产生具有较强的促进作用，而AIPs和AI-2分子都对肠毒素的表达影响较小。