Quorum sensing is described as a widespread cell density-dependent signaling mechanism in bacteria. Groups of cells coordinate gene expression by secreting and responding to diffusible signal molecules. Theory, however, predicts that individual cells may short-circuit this mechanism by directly responding to the signals they produce irrespective of cell density. In this study, we characterize this self-sensing effect in the acyl-homoserine lactone quorum sensing system of Pseudomonas aeruginosa. We show that antiactivators, a set of proteins known to affect signal sensitivity, function to prevent self-sensing. Measuring quorum-sensing gene expression in individual cells at very low densities, we find that successive deletion of antiactivator genes qteE and qslA produces a bimodal response pattern, in which increasing proportions of constitutively induced cells coexist with uninduced cells. Comparing responses of signal-proficient and -deficient cells in cocultures, we find that signal-proficient cells show a much higher response in the antiactivator mutant background but not in the wild-type background. Our results experimentally demonstrate the antiactivator-dependent transition from group- to self-sensing in the quorum-sensing circuitry of P. aeruginosa. Taken together, these findings extend our understanding of the functional capacity of quorum sensing. They highlight the functional significance of antiactivators in the maintenance of group-level signaling and experimentally prove long-standing theoretical predictions.

中文翻译：

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抗激活剂可防止铜绿假单胞菌群体感应中的自我感应。

群体感应被描述为细菌中广泛存在的细胞密度依赖性信号机制。细胞群通过分泌和响应可扩散信号分子来协调基因表达。然而，理论预测，无论细胞密度如何，单个细胞都可以通过直接响应它们产生的信号来使这种机制短路。在这项研究中，我们描述了铜绿假单胞菌的酰基高丝氨酸内酯群体感应系统中的这种自我感应效应。我们表明，抗激活剂是一组已知会影响信号敏感性的蛋白质，可起到防止自我感知的作用。在非常低的密度下测量单个细胞中的群体感应基因表达，我们发现连续删除抗激活基因 qteE 和 qslA 会产生双峰反应模式，其中越来越多的组成型诱导细胞与未诱导细胞共存。比较共培养中信号熟练和信号缺陷细胞的反应，我们发现信号熟练的细胞在抗激活突变体背景下表现出更高的反应，但在野生型背景下则不然。我们的结果通过实验证明了在铜绿假单胞菌的群体感应电路中从群体感应到自我感应的抗激活剂依赖性转变。总而言之，这些发现扩展了我们对群体感应功能的理解。他们强调了抗激活剂在维持群体水平信号传导方面的功能意义，并通过实验证明了长期存在的理论预测。我们发现信号熟练的细胞在抗激活突变体背景下表现出更高的反应，但在野生型背景下则不然。我们的结果通过实验证明了在铜绿假单胞菌的群体感应电路中从群体感应到自我感应的抗激活剂依赖性转变。总而言之，这些发现扩展了我们对群体感应功能的理解。他们强调了抗激活剂在维持群体水平信号传导方面的功能意义，并通过实验证明了长期存在的理论预测。我们发现信号熟练的细胞在抗激活突变体背景下表现出更高的反应，但在野生型背景下则不然。我们的结果通过实验证明了在铜绿假单胞菌的群体感应电路中从群体感应到自我感应的抗激活剂依赖性转变。总而言之，这些发现扩展了我们对群体感应功能的理解。他们强调了抗激活剂在维持群体水平信号传导方面的功能意义，并通过实验证明了长期存在的理论预测。铜绿假单胞菌。总而言之，这些发现扩展了我们对群体感应功能的理解。他们强调了抗激活剂在维持群体水平信号传导方面的功能意义，并通过实验证明了长期存在的理论预测。铜绿假单胞菌。总而言之，这些发现扩展了我们对群体感应功能的理解。他们强调了抗激活剂在维持群体水平信号传导方面的功能意义，并通过实验证明了长期存在的理论预测。