[Quorum sensing in Gram-negative bacteria: signal molecules, inhibitors and their potential therapeutic application]

Postepy Biochem. 2017;63(4):242-260.
[Article in Polish]

Abstract

Quorum Sensing (QS) is a phenomenon of chemical cell-to-cell communication consisting in the synthesis and secretion of signal molecules called autoinducers into the environment, which contribute in regulation of various physiological processes. QS was identified in different bacterial species, including symbiotic and pathogenic bacteria. QS systems play a crucial role in regulation of expression of genes which control motility, biofilm formation, and synthesis of virulence factors by pathogenic bacteria. These systems recognize signal molecules of different specificity which belong to a few groups and enable intra- and interspecific communication of bacterial cells as well as communication with cells of eukaryotic organisms (hosts). Inhibition of QS called Quorum Quenching (QQ) is now regarded to be a promising strategy to combat bacterial infections. So far, a large group of substances of natural and synthetic origin with a function of QS inhibitors, which can have potential therapeutic applications, has been identified.

Quorum Sensing (QS) to zjawisko chemicznego porozumiewania się komórek bakterii polegające na syntezie i wydzielaniu do otoczenia cząsteczek sygnałowych zwanych autoinduktorami, które uczestniczą w regulacji różnych procesów fizjologicznych. Zjawisko QS wykryto u wielu gatunków bakterii, w tym bakterii symbiotycznych i patogennych. Systemy QS odgrywają istotną rolę w regulacji ekspresji genów, które kontrolują m.in. ruchliwość komórek, tworzenie biofilmów oraz syntezę czynników wirulencji przez patogenne bakterie. Systemy te rozpoznają cząsteczki sygnałowe o różnej specyficzności należące do kilku grup, które zapewniają komunikowanie się komórek bakterii tego samego gatunku, jak również porozumiewanie się międzygatunkowe lub z komórkami organizmów wyższych (gospodarzy). Hamowanie działania systemów QS zwane Quorum Quenching (QQ) jest obecnie uważane za obiecującą strategię zwalczania infekcji bakteryjnych. Dotychczas została poznana duża liczba substancji naturalnego i syntetycznego pochodzenia o funkcji inhibitorów zjawiska QS, które mogą mieć potencjalne zastosowanie terapeutyczne.

Keywords: Gram-negative bacteria; autoinducers; gene expression; inhibitors; quorum sensing.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Bacterial Infections / drug therapy*
  • Bacterial Infections / microbiology
  • Gram-Negative Bacteria / drug effects*
  • Gram-Negative Bacteria / metabolism*
  • Humans
  • Quorum Sensing / drug effects*
  • Quorum Sensing / physiology*