来自荷兰格罗宁根大学的一个研究小组最近合成和测试了一系列光可切换信号分子，这些分子可用于外部控制群体感应（QS）——一种细胞间通信方法，细菌凭借此对它们周围的环境变化作出反应，从而调节基因表达（doi：10.1016 / j.chempr.2019.03.005）。

研究人员说，用光线对QS进行外部控制可以更好地了解QS机制，从而帮助开发治疗严重细菌感染的临床方法，尤其是那些对抗生素有抗药性的细菌感染。

稳定，可逆的灯开关?

在QS期间，细菌产生，分泌和检测称为自诱导物的信号分子。这些自诱导物可以将许多物质传递给周围的细菌（例如，一些环境中的危险物质）并以基因表达的形式触发响应（例如，释放毒素或形成生物膜）。QS是光药理学研究的一个有趣目标，因为它可以通过易于操作且对细胞无毒的光来控制细菌的生物功能。

虽然研究人员已经成功地将分子“光开关”附加到QS自诱导物上，但这些方法通常效率低并且会导致分子的不稳定。现在，由Ben Feringa领导的荷兰团队开发了一种更简单的方法来制造这些光敏分子。该团队的两步高效率方法依赖于与稳定化中间体的偶联反应，以产生稳定的，光响应性的QS自诱导物。

Feringa和他的同事们使用新开发的两步合成方法创建了一个包含16种不同光响应自体诱导剂的数据库，可用于抑制或刺激铜绿假单胞菌（一种引起肺炎的细菌）中的QS过程。具体而言，光控自动诱导剂是N-酰基高丝氨酸内酯（AHL）分子的变体，其具有光敏偶氮苯基序。AHL充当光开关并且位于分子的头部和其四碳尾部之间。

测试光药理学行为

研究人员对16种光响应性自诱导物（称为AHL1-AHL16）的每一种的光化学特性进行了表征。他们发现当用365nm的光照射光开关时，AHL的“尾巴”弯曲，形成分子的顺式异构体形式并刺激QS信号。当光源被移除时，光电开关反转回其反式异构体（直尾）形式。并且，依赖于自诱导剂的反式异构体形式没有影响或抑制QS信号。

在16中光响应自诱导物中，AHL5具有特殊的意义。在测试期间，研究人员发现AHL5自诱导剂可以刺激和抑制QS反应，并且其顺式和反式异构体形式之间的活性差异为700倍。研究人员表示，据目前所知，这种可逆性和活性变化在光开关分子中从未见过。他们还观察到AHL5的顺式和反式异构体形式可以控制活铜绿假单胞菌中的毒素产生。基于铜绿假单胞菌的表征测试和实验结果，格罗宁根大学团队认为，AHL5和其他光响应自诱导剂“作为下一代光控研究工具非常有前途”，尤其是用于研究QS机制和临床光化学药理学应用。

AHL5与光反应时改变形状，从其反式异构体抑制剂形式（左上）到其顺式异构体活化剂形式（右上）。AHL5反式和顺式异构体之间的活性差异为700倍（下图）。

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