Лактоны N-ацилированного гомосерина (АИ-1, AHL)

AHL используются в качестве АИ грамотрицательными бактериями, геномы которых содержат гены, кодирующие фермент LuxI-синтазу, осуществляющую синтез AHL из предшественника S-аденозилметионина.

Продуцируемые различными видами бактерий AHL имеют одинаковый лактонный цикл, но различаются ацильными радикалами, длина которых меняется от 4 до 12 углеродных атомов, но в отдельных случаях достигает 14–18 углеродных атомов. Еще одно различие связано с атомом C-3, который либо остается не модифицированным, либо содержит оксо- или гидроксильную группу.

Chemical structures of the AHLs used by Pseudomonas aeruginosa and the AHL analogue

АИ-1 проникают внутрь бактериальной клетки и там специфически взаимодействуют с LuxR-белками, которые выполняют функцию внутриклеточных рецепторов. Активированные лигандом LuxR-белки связываются с AHL-регулируемым промотором и запускают процесс транскрипции QS-контролируемых генов. Специфичность взаимодействия AHL с рецепторами определяется размером ацильного радикала и наличием функциональной группы у атома C-3, которые, таким образом, являются молекулярными детерминантами, ответственными за связывание АИ-1 с определенным типом LuxR-белков и их активацию. Некоторые АИ-1 могут взаимодействовать с поверхностными рецепторами, как это показано для AHL Vibrio harveyi и Vibrio cholerae, которые связываются с рецепторным белком LuxN, который функционально связан с LuxR

The LuxS/AI-2 quorum-sensing system. (a) Vibrio harveyi uses two sensor kinases, LuxN and LuxQ, to recognize AI-1 and AI-2, respectively. LuxQ recognizes AI-2 complexed with its periplamic receptor LuxP. Upon sensing these signals, these kinases become phosphatases and this complex phosphorelay system (through LuxU and LuxO) is dephosphorylated. Dephosphorylated LuxO no longer activates transcription of ncRNAs. Consequently, LuxR mRNA is no longer degraded, and LuxR activates transcription of the luciferase operon.

Model of bioluminescence activation in Vibrio fischeri by the LuxR/I quorum-sensing system. In high cell density, the acyl-homoserine lactone (AHL) autoinducer binds to LuxR. LuxR complexed with AHL then activates transcription of itself and the luciferase operon.

Водоросли Delisea pulchra покрывают свою поверхность смесью галогенированных фуранонов, сходных с AHL бактерий. При контакте с клетками водоросли бактерии поглощают галогенированные фураноны, которые с высокой эффективностью связываются с бактериальными LuxR-белками и дестабилизируют их структуру. В результате нарушается контролируемая LuxR-белками экспрессия генов и, как следствие, подавляется рост бактерий и снижается их вирулентность.

Молекулы AHL способны выполнять и функцию хемоаттрактантов. Так морские водоросли могут их улавливать, что позволяет им двигаться точно по направлению к бактериям.