微生物之间通过信号分子进行信息交流，对外界环境变化进行群体性应答，称之为群体感应（Quorum Sensing，QS）。群体感应在协调细菌群体基因的同步表达以及细菌某些生物学功能上起着非常重要的作用。酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是在众多的群体感应信号分子中目前研究最深入全面的，它参与许多细菌生物学功能的调控如生物发光、抗生素的合成、质粒接合转移、生物膜的形成等等，此类信号分子可以通过酶来降解，这些酶被人们形象地称之为“群体感应淬灭酶”。群体感应机制极为复杂，目前许多微生物可以产生AHL，也可以产生AHL降解酶，但对其调控机理仍不甚了解。
    原核生物之间和原核生物与真核生物之间的相互作用在自然生态系统中是普遍存在的。近几年来人们已经从一些原核生物和真核生物中鉴定出一些群体感应淬灭酶和抑制剂，这些群体感应淬灭酶可以降解群体感应系统的信号分子AHL，干扰细菌群体感应系统，破坏其参与调控的生物学功能，尤其重要的是，群体感应淬灭酶可降解动植物病原菌致病因子产生的AHL，减轻和消除病原菌的致病性，是实现防治动物病害策略的关键因子。
1 群体感应淬灭酶的存在
    1.1 原核生物中的群体感应淬灭酶
研究发现，许多植物和动物中的病原菌如欧文氏胡萝卜软腐病菌、菊欧文氏菌、玉米细菌性枯萎病菌、铜绿假单胞菌、嗜线虫致病杆菌等都是依耐AHL信号分子来调控致病因子的生成。
    目前鉴定出的AHL降解酶主要分为酰基高丝氨酸内酯酶（AHL-lactonase）和酰基高丝氨酸内酯酰基转移酶（AHL-acylase）。在群体感应的其他信号分子中，如AIP和AI-2中，目前还没有发现有直接水解活性的酶存在。
    首先报道的的编码群体感应淬灭酶的基因是从革兰氏阳性菌芽孢杆菌（Bacillus sp.）240B1中克隆得到的aiiA，后来的研究表明其编码一个拥有250个氨基酸的AHL水解酶。迄今为止，已经报道并研究的含群体感应淬灭酶活性的菌种超过10种，其中大多数编码AHL降解酶的基因已经被克隆并加以研究，研究结果表明，编码AHL降解酶的基因可能广泛地存在于许多原核生物中。
    不同来源的AHL降解酶在氨基酸序列上也有所不同。芽孢杆菌XJ12B的AHL酰基转移酶和P.aeruginosa PAO1的AHL酰基转移酶（氨酰酶）的序列相似性只有39%。系统发育分析显示，原核生物中的AHL内酯酶可以划归为两个簇，即AiiA簇和AttM簇。芽孢杆菌中得到的AHL内酯酶都属于AiiA簇，虽然AiiA簇和AttM簇之间的序列相似性低于25%，但它们都含有一个高度保守的HXDH~H~D结构域。目前，许多群体感应信号分子降解酶的作用机理尚待进一步研究，以此为基础有望设计更为有效的群体感应淬灭剂。
1.2 真核生物中的群体感应淬灭酶
    当真核生物宿主不断遭遇病原微生物的侵染时，在漫长的进化进程中，真核生物会逐渐形成一定的机制破坏细菌的群体感应信号系统，抵御病原菌入侵。至今已报道的真核生物中的AHL降解酶有3种。一种是猪肾脏中的酰基转移酶，能够使C4-HSL和C8-HSL脱酰基化，产生L-高丝氨酸。第二种是Greenberg等在动物细胞中检测到的使C6-HSL失活的酶，研究表明其可能是由PON基因编码的对氧磷酶。第三种是在植物狀岩褐藻中发现的卤素过氧化物酶，其可以催化产生卤素氧化物破坏AHL信号分子，目前还没有发现其他植物能产生降解细菌信号分子的酶的报道。
2 群体感应淬灭酶的作用机制和特性
    不同微生物产生的AHL信号分子有着高度的保守性，他们都含有相同的高丝氨酸内酯环状结构，不同之处是碳链长短不一，以及酰基侧链上的取代基不一样。在群体感应淬灭酶中，内酯酶和脱羧酶可以在标有1和2的位置上水解内酯环使之成为酰化高丝氨酸，而酰基转移酶和脱氨酶可以在标有3和4的位置作用，使高丝氨酸内酯环与酰基侧链分离生成脂肪酸和高丝氨酸内酯（见图1）。然而目前只鉴定出酰基高丝氨酸酶和酰基高丝氨酸氨基转移酶，他们分别水解内酯环和酰胺键。


对酶催化作用非常重要的“His106-X-Asp108-His109-59X-His169-21X-Asp191”序列在所有的AHL内酯酶中高度保守，是AHL内酯酶活性的必须成分，这个结构域与许多金属水解酶中Zn2+结合结构域有相似之处。Thomas等报道指出，从苏云金芽孢杆菌中得到的AHL内酯酶是一个金属蛋白酶，结合Zn2+离子对酶活性至关重要。尽管对PON酶降解AHL的作用机制尚不甚了解，但是PON酶对多种内酯的水解能力已经得到证实。
AHL内酯酶和PON类内酯酶的底物谱系也有不同。PON酶更像是广谱性的水解酶，能水解各种酯和内酯，但AHL内酯酶是目前发现的最具特异性的AHL降解酶，只对各种AHL表现出很强的酶活性，对于其它化合物如非酰基化的内酯作用活性很低甚至没有。
3 群体感应淬灭酶的生物学功能
    自然界中有许多微生物可以产生AHL降解酶。研究表明，苏云金芽孢杆菌可以通过产生AHL内酯酶来抑制植物病原菌欧文氏胡萝卜软腐病菌致病因子表达，但并不影响菌体本身的生长。而aiiA基因突变株则不能阻止病原菌的群体感应系统信号转导，导致病原菌的迅速扩展。这些结果说明AHL内酯酶可以影响微生物不同种群之间的相互作用，提高其产生菌的环境竞争能力。
    哺乳动物细胞中能够降解AHL的酶可能是对氧磷酶家族，至少有三个成员组成，即、PON1、PON2、PON3。他们似乎具有多种保护性功能。PON1能水解毒性有机磷，并且可以通过水解氧化胆固醇的衍生物和磷脂衍生物防治动脉硬化。人体中的PON2、PON3酶不能或只能有限地水解有机磷，但可以水解芳香族化合物和脂肪族内酯，并且具有抗氧化性。
4 群体感应淬灭酶的应用
    群体感应淬灭酶可以用来生物防治有细菌群体感应系统介导的细菌病害。研究表明，在动植物病原菌中表达异源的AHL内酯酶和AHL酰胺酶均能显著减轻致病菌的致病力。
    群体感应控制技术用于有害水生菌株防控也表现出潜在的应用价值。丁贤等（2010）从水生态环境中筛选出具有降解群体感应信号分子活性的微生物，其降解酶具有抑制水产病害弧菌菌膜形成及降低其致病性的潜在效果。
    现在讨论群体感应淬灭酶在药理学上的潜在应用似乎有些为时过早，因为还有很多特性如酶的转运、稳定性、功效、毒性和副作用等等有待研究。进一步的研究要证明是否这些群体感应淬灭酶能作为光谱的保护性药物蛋白，以及AiiA和AttM两簇的AHL内酯酶是否也具有与PON酶相似的抗氧化作用。
总之，细菌群体感应淬灭酶的发现和研究为生物防治依赖群体感应的细菌侵染提供了可能的途径，也对研究他们在宿主中的作用和对生态系统的潜在影响提出挑战。
5 展望
    群体感应系统参与调控细菌特定的生物学功能一直被关注，实际上细菌在自然环境中并非处于纯培养状态，他们时刻与周围微生物群落相互竞争与共存。群体感应可能也只是细菌广泛使用的信息交流调节机制之一。目前，只有少数细菌的群体感应特征及其调控作用被发现和研究。由于群体感应信号分子的多样性及其机制的复杂性，要将其研究成果运用于实际临床治疗中还有一段距离。进一步揭示细菌群体感应可能在细菌生态学、细菌-细菌相互作用、细菌-宿主相互作用等信号传递和调控中的重要作用，将成为生物防控领域的研究发展趋势，这些自然规律的探索和阐明将有助于通过淬灭病原菌群体感应系统而控制病原菌，构建生态防控病原菌新技术，就有十分诱人的发展前景。