基于RhlI-R和LuxI-R群體效應的細胞共生系統(tǒng)構建.pdf

1、共生關系在醫(yī)藥，能源，環(huán)境等各個領域中廣泛存在并具有很好的應用價值。為了研究抗生素脅迫條件下共生系統(tǒng)中細胞群體效應及系統(tǒng)穩(wěn)定性，本文從數(shù)學模型模擬和實驗兩方面入手，運用合成生物學的研究手段和方法，構建了基于群體效應信號分子的，對氨芐青霉素和卡那霉素脅迫響應的大腸桿菌DH5α雙菌株（ER和EG）人工共生體系，獲得以下主要結果： （1）首先設計基于Rhll/R和Luxl/R的群體效應人工共生系統(tǒng)；數(shù)學模型研究表明，過低的細胞初始濃度

2、會導致此共生系統(tǒng)面臨崩潰；不同的氨芐青霉素和卡那霉素濃度下，共生關系對兩種細胞存活的貢獻度有所不同，兩種細胞對抗生素環(huán)境的耐受力不同導致群體比例存在差異。 （2）運用分子生物學的手段實現(xiàn)了ER和EG細胞共生相關功能基因的組裝；采用LC-MS-MS和GC-TOF-MS方法，確定ER細胞能夠產(chǎn)生3OC6HSL信號分子，EG細胞能夠產(chǎn)生C4HSL信號分子；進一步研究表明ER細胞能感應CHSL信號分子并能在高卡那霉素濃度（1mg/ml）

3、的培養(yǎng)基中生長，EG細胞能夠感知30C6HSL信號分子并能在高氨芐青霉素濃度（5mg/ml）的培養(yǎng)基中生長。 （3）進一步實驗研究表明，在ER和EG細胞組成的共生體系中，在高氨芐青霉素（4mg/ml）和卡那霉素（0.4mg/ml）條件下，ER和EG細胞延遲期增長，但ER細胞比EG細胞更具競爭優(yōu)勢；細胞初始濃度固定時，隨著氨芐青霉素和卡那霉素濃度的增高共生系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，過高的濃度會導致此共生系統(tǒng)崩潰。當氨芐青霉素濃度為4mg/m