主要协同转运蛋白超家族膜转运蛋白与细菌生物膜形成的相关性研究进展

doi:10.3877/cma.j.issn.2095-655X.2023.02.002

细菌生物膜的形成是一个多因素参与、动态有序的过程，可引起多种慢性细菌感染。主要协同转运蛋白超家族(MFS)是目前已知最大的膜转运蛋白超家族之一，同时也是细菌六大外排泵家族之一。目前研究发现，MFS膜转运蛋白与细菌生物膜形成密切相关，前者对细菌生物膜形成的影响主要涉及包括生物膜基质组分在内的多种底物转运、诱导合成以及生物膜形成的代谢过程3个方面。笔者就MFS膜转运蛋白的概念、结构功能、转运机制及其影响细菌生物膜形成的可能机制进行综述，以期为细菌生物膜相关研究提供理论依据。

关键词: 主要协同转运蛋白超家族, 细菌, 生物膜形成, 相关性

The dynamic and ordered process of bacterial biofilm production, which involves numerous components, can cause a variety of chronic illnesses. Major facilitator superfamily (MFS), one of the six bacterial efflux pump families, is one of the largest superfamilies of membrane transport proteins. Recent studies have revealed a close connection between the MFS membrane transporters and the formation of bacterial biofilm. The former has the greatest influence on biofilm formation due to three factors: the transport of substrates containing biofilm matrix components, the induction of biofilm matrix component synthesis, and the metabolic process of biofilm formation.In this review, the concept and transport mechanism of MFS membrane transporters, and their possible mechanisms affecting the formation of bacterial biofilm are summarized to provide a theoretical basis for related research on bacterial biofilm.

Key words: Major facilitator superfamily, Bacteria, Biofilm formation, Correlation

表1 与细菌生物膜形成有关的MFS膜转运蛋白编码基因

基因/ORF	菌种	可能的转运底物	与生物膜的关系	参考文献
araJ	E. coli	阿拉伯糖	未确定，高表达可能促进细胞聚集和生物膜基质形成	[21]
emrA	E. coli	抗生素	敲除该基因后，生物膜形成能力增强	[22]
emrB	E. coli	抗生素	敲除该基因后，生物膜形成能力增强	[22]
emrD	E. coli	阿拉伯糖	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[23，24]
emrK	E. coli	胆盐	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[23，24]
emrY	E. coli	胆盐	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[25]
fsr	E. coli	膦胺霉素	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[25]
setB	E. coli	葡萄糖和乳糖	未确定，过表达可能促进或抑制生物膜形成	[26]
ydeA	E. coli	糖类，如阿拉伯糖	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[25，27]
yihN	E. coli	磷酸糖类	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调>2倍	[28]
tetA(C)	E. coli	镍离子和氨基糖苷类抗生素	过表达后可能促进生物膜形成	[21，29]
bfd2	S. aureus	尚未确定	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[30]
mdeA	S. aureus	抗生素和季铵化合物	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调4.6倍	[31]
norB	S. aureus	溴化十六烷基三甲铵、溴化乙啶、有机酸、喹诺酮类、四苯基鏻	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调7.0倍	[31]
norC	S. aureus	溴化十六烷基三甲铵、溴化乙啶、喹诺酮类、四苯基鏻	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调4.7倍	[31]
proP	S. aureus	渗透剂，如甘氨酸甜菜碱和脯氨酸	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调4.307倍	[32]
abaF	A. baumannii	磷霉素	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[33]
A1S_1316	A. baumannii	尚未确定	与浮游状态(指数期)相比，被膜状态下该基因表达上调14.40倍	[34]
A1S_1117	A. baumannii	糖类、香草酸盐	仅在被膜状态下表达，在浮游状态下表达受抑制	[34]
pmt	A. baumannii	尚未确定	在被膜状态下呈现过表达，且在被膜形成初始阶段最明显(2.79倍)	[35]
emrAB	S.enterica serovars	新生霉素、脱氧胆酸钠和萘啶酸	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[24，36]
mdfA	S.enterica serovars	氯霉素、阿霉素、诺氟沙星和四环素	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[24，36]
PA2114	P. aeruginosa	尚未确定	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调>2.5倍	[37]
bcr	Proteus mirabilis	尚未确定	抑制该基因表达后，生物膜形成能力减弱	[38]

表1 与细菌生物膜形成有关的MFS膜转运蛋白编码基因

基因/ORF	菌种	可能的转运底物	与生物膜的关系	参考文献
araJ	E. coli	阿拉伯糖	未确定，高表达可能促进细胞聚集和生物膜基质形成	[21]
emrA	E. coli	抗生素	敲除该基因后，生物膜形成能力增强	[22]
emrB	E. coli	抗生素	敲除该基因后，生物膜形成能力增强	[22]
emrD	E. coli	阿拉伯糖	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[23，24]
emrK	E. coli	胆盐	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[23，24]
emrY	E. coli	胆盐	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[25]
fsr	E. coli	膦胺霉素	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[25]
setB	E. coli	葡萄糖和乳糖	未确定，过表达可能促进或抑制生物膜形成	[26]
ydeA	E. coli	糖类，如阿拉伯糖	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[25，27]
yihN	E. coli	磷酸糖类	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调>2倍	[28]
tetA(C)	E. coli	镍离子和氨基糖苷类抗生素	过表达后可能促进生物膜形成	[21，29]
bfd2	S. aureus	尚未确定	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[30]
mdeA	S. aureus	抗生素和季铵化合物	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调4.6倍	[31]
norB	S. aureus	溴化十六烷基三甲铵、溴化乙啶、有机酸、喹诺酮类、四苯基鏻	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调7.0倍	[31]
norC	S. aureus	溴化十六烷基三甲铵、溴化乙啶、喹诺酮类、四苯基鏻	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调4.7倍	[31]
proP	S. aureus	渗透剂，如甘氨酸甜菜碱和脯氨酸	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调4.307倍	[32]
abaF	A. baumannii	磷霉素	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[33]
A1S_1316	A. baumannii	尚未确定	与浮游状态(指数期)相比，被膜状态下该基因表达上调14.40倍	[34]
A1S_1117	A. baumannii	糖类、香草酸盐	仅在被膜状态下表达，在浮游状态下表达受抑制	[34]
pmt	A. baumannii	尚未确定	在被膜状态下呈现过表达，且在被膜形成初始阶段最明显(2.79倍)	[35]
emrAB	S.enterica serovars	新生霉素、脱氧胆酸钠和萘啶酸	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[24，36]
mdfA	S.enterica serovars	氯霉素、阿霉素、诺氟沙星和四环素	敲除该基因后，生物膜形成能力减弱	[24，36]
PA2114	P. aeruginosa	尚未确定	与浮游状态相比，被膜状态下该基因表达上调>2.5倍	[37]
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Research progress on the correlation of major facilitator superfamily membrane transporters and bacterial biofilm formation

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