环境胁迫对屎肠球菌8-3 LuxS/AI-2群体感应系统的影响

以酸马奶酒中分离出的1 株高产信号分子AI-2（Autoinducer-2）的屎肠球菌（Enterococcus faecium）8-3为研究对象,通过改变菌株生长环境（pH值、温度、渗透压、营养条件）探究对菌株LuxS/AI-2群体感应系统的影响。采用生物学方法和实时荧光定量聚合酶链式反应法检测信号分子AI-2产量及相关基因luxS和pfs表达量的变化。结果表明：轻度酸性胁迫会诱导E. faecium 8-3信号分子AI-2的产生,碱性条件下菌体生长旺盛,菌体密度主要介导信号分子AI-2产生;在渗透压和低温胁迫时,E. faecium 8-3菌体密度和信号分子AI-2的产生同时受到抑制,菌体密度调控信号分子AI-2的产生;低6-82营养胁迫可以诱导E. faecium 8-3产信号分子AI-2。不同环境胁迫下E. faecium 8-3的luxS和pfs基因表达均有不同程度的变化,说明LuxS/AI-2群体感应系统参与菌株的抗逆过程。     

LuxS/AI-2型群体感应系统调控细菌生物被膜形成研究进展

生物被膜是大多数细菌在自然状态下的一种生长方式,使菌体具有浮游态时不具有的优势。它的形成和发展受到群体感应系统的调控,该系统是细菌依赖于群体密度而调控其生理行为的一种机制。其中LuxS/2型自诱导物（autoinducer 2,AI-2）群体感应系统又称种间群体感应系统,广泛存在于G＋及G－菌中。其信号分子AI-2被认为是种间通用的信号分子,参与调控多种细菌的生物被膜。此外,目前已发现多种LuxS/AI-2型群体感应系统抑制剂,它们可以影响许多细菌生物被膜的形成。目前研究人员已开始致力于揭示LuxS/AI-2型群体感应系统调控生物被膜形成的分子机制,这对于进一步理解LuxS/AI-2型群体感应系统与生物被膜的关系具有重要意义。     

乳杆菌AI-2/LuxS系统介导的生理代谢对环境胁迫的响应及其人工调控

乳酸菌在自然发酵过程中受到多种环境胁迫的影响。群体感应系统能够介导细菌生物膜的形成从而提高其环境耐受性,这可能是提高乳酸菌发酵性能的潜在调控靶点。该研究比较了1株植物乳杆菌逆境驯化前后的AI-2/LuxS系统差异,进而解析外源群体感应干扰物质对菌株生理代谢的影响。结果显示,柠檬酸驯化后的植物乳杆菌D-840生物膜形成能力提高了485%(P<0.05)。2株菌均能产生群体感应信号分子AI-2,驯化后植物乳杆菌D-840在柠檬酸胁迫下单位菌体所产AI-2显著低于出发菌株(P<0.05)。在15 g/L柠檬酸质量浓度下,植物乳杆菌D和植物乳杆菌D-840中的luxS基因表达量均下调,pfs基因表达量则分别提高了71.4%和49.3%(P<0.05)。AI-2前体(S)-4,5-二羟基-2,3-戊二酮的添加对菌株生理代谢的影响并未呈现浓度依赖性。S-腺苷甲硫氨酸在添加量为1 g/L时植物乳杆菌D和植物乳杆菌D-840苯乳酸产量分别提高了12.2%和25.5%(P<0.05)。研究表明,AI-2/LuxS系统与植物乳杆菌抗逆性及代谢性能具有显著的相关性,并且通过添加AI-...     

植物乳杆菌HE-1由AI-2/LuxS介导的群体感应与生物膜形成关系的研究

本研究从AI-2/LuxS群体感应出发,研究植物乳杆菌HE-1的AI-2信号分子生成与生物膜形成的关系,同时对luxS基因进行扩增,从分子生物学角度验证菌株HE-1的AI-2信号分子产生。研究使用生物发光的方法检测植物乳杆菌HE-1不同培养时间AI-2的产生量;使用微孔板法确定不同时间点生物膜的生成量;之后使用PCR的方法扩增其luxS基因片段,对扩增片段进行同源性和系统发育分析。结果显示植物乳杆菌HE-1的生物膜生成时间和生成量与AI-2信号分子的产生时间和产生量非常吻合,luxS基因成功扩增,同源性分析显示植物乳杆菌HE-1与已知植物乳杆菌luxS基因同源性高达99%以上。分析实验结果得出植物乳杆菌HE-1生物膜生成与AI-2/LuxS群体感应系统二者之间有密切的关系,并且luxS基因的扩增成功和同源性分析从分子生物学上验证了植物乳杆菌HE-1具有产生AI-2信号分子的关键基因。     

滇黄精总多糖及水提物对罗伊氏乳杆菌1.2838群体感应信号分子AI-2的影响

通过探究在不同胃肠道胁迫条件下,药食同源中药材滇黄精总多糖和水提物对罗伊氏乳杆菌1.2838群体感应信号分子自诱导物-2（autoinducers-2,AI-2）的影响,分析其对罗伊氏乳杆菌1.2838的保护作用。将活化的罗伊氏乳杆菌1.2838与滇黄精总多糖和水提物分别进行共孵育至其OD600nm为0.6～0.8,将处理后的益生菌在胃肠道胁迫条件下培养1 h～3 h后检测AI-2的生成量。结果表明,滇黄精总多糖和水提物在一定程度上能提高罗伊氏乳杆菌1.2838在胃肠道胁迫条件下AI-2的生成量,滇黄精水提物对罗伊氏乳杆菌1.2838的保护作用优于滇黄精总多糖。     

LuxS/AI-2群体感应系统及其对细菌致病性和耐药性的调控

群体感应是指细菌在生长过程中产生一些低分子量的信号分子, 通过信号分子来感知种群密度变化, 从而调节相关基因表达和群体行为的过程。不同细菌利用不同类型的信号分子交流, 其中自诱导分子2(Autoinducer-2, AI-2)信号分子存在于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌中, 是一种种间交流的信号分子。AI-2是一类呋喃酰硼酸二酯, 其合成依赖于S-核糖同型半胱氨酸酶(S-ribosylhomocysteinase, LuxS), 能调控细菌的多种重要生理过程, 包括毒素的分泌、生物膜的形成和耐药性等。本文综述了LuxS/AI-2群体感应系统及其对细菌致病性和耐药性的影响及调控作用, 以期为解析食源性致病菌的致病性及耐药性作用机制、研制新型抗菌药物、控制食源性致病菌的感染提供新思路。     

群体感应抑制剂对发酵乳杆菌生物膜生成的影响

以课题组前期筛选出的2株高产信号分子AI-2的发酵乳杆菌2-1和211为研究对象,选择D-半乳糖、D-核糖和呋喃酮作为群体感应抑制剂,采用化学发光法和结晶紫染色法测定2株发酵乳杆菌的AI-2活性以及生物膜形成量。结果表明：一定浓度的3种抑制剂都可以抑制2株发酵乳杆菌信号分子AI-2的活性,其中200μmol/L D-核糖对菌株2-1 AI-2活性抑制效果最好,抑制率为19.65%,50μmol/L D-核糖对菌株211 AI-2的活性抑制效果最好,抑制率为28.57%;同时不同浓度的抑制剂对2株发酵乳杆菌的生物膜形成量都有一定的抑制作用,对其生长量的影响并不显著。扫描电镜结果显示添加D-核糖对2株发酵乳杆菌生物膜状态下的菌体形态虽无明显影响,但会降低细菌的黏附性。     

环境胁迫调控植物乳杆菌细菌素合成的研究进展

植物乳杆菌作为具有重要经济价值的乳酸菌被广泛应用于食品发酵与保鲜领域,由于其代谢过程中会产生具有广谱抑菌特性、对热稳定且易被蛋白酶水解的细菌素,因此有作为天然食品生物防腐剂的较大应用潜力。研究表明,在发酵过程中菌体的生长和细菌素的合成受多种环境因素如盐胁迫、酸胁迫、氧胁迫及低高温胁迫的影响,但目前环境因素调节信号分子产生以及调控相关基因合成细菌素的具体机制仍然有待研究,另一方面,通用的调控通路还未被发现。因此,本文介绍了植物乳杆菌抵御胁迫的反应机制并详细阐述了环境胁迫下与细菌素合成密切相关的调控基因和重要调控蛋白,为食品发酵加工过程中合理控制发酵条件,促进细菌素合成从而延长食品货架期提供理论依据。     

面包乳杆菌ZHG2-1对荧光假单胞菌群体感应的淬灭作用

以紫色杆菌CV026为指示菌株,验证面包乳杆菌ZHG2-1群体感应淬灭活性,检测其对荧光假单胞菌生物膜、致腐因子表型以及相关基因表达水平的影响,探究面包乳杆菌ZHG2-1对荧光假单胞菌群体感应的淬灭机制。结果表明:菌株ZHG2-1无细胞上清液对荧光假单胞菌AHLs的降解活性为100%。在亚抑制质量浓度(1.0,2.0,3.0 mg/mL)下,菌株ZHG2-1粗提物对荧光假单胞菌生物膜的抑制率和清除率分别为在9.66%~31.32%和28.62%~62.82%范围,对胞外多糖、蛋白酶、脂肪酶、生物胺等致腐因子抑制率在7.23%~100%范围,并呈质量浓度依赖性。扫描电镜结果表明亚抑制质量浓度的菌株ZHG2-1粗提物处理使其生物膜量显著减少,细菌菌落处于分散状态。qRT-PCR结果显示,菌株ZHG2-1粗提物对荧光假单胞菌群体感应基因rhlI和rhlR分别下调0.93和0.99,aprX、algA、orm、flgA、ldcA等生物膜和致腐基因的表达水平也被显著抑制,说明面包乳杆菌ZHG2-1通过干扰荧光假单胞菌群体感应基因的表达,影响其生物膜和腐败因子的产生。本研究结果为开发水产品新型生物防腐剂提供理论依据。     

戊糖乳杆菌DF9对副溶血弧菌群体感应的淬灭作用

以副溶血弧菌的群体感应(quorum sensing,QS)为靶标,研究戊糖乳杆菌DF9的乙酸乙酯提取物作为群体感应抑制剂(QS inhibitor,QSI)对其的淬灭效果.在确定DF9-QSI对副溶血弧菌和哈维氏弧菌BB170生长影响的基础上,探讨亚抑菌浓度的DF9-QSI对副溶血弧菌QS信号分子AI-2的活性、动力...     

群体感应信号分子AI-2调控乳酸菌生物膜形成机制的研究进展

乳酸菌生物膜具有黏附性、抗逆性以及抗菌活性等多种物理特性和生理功能,被广泛应用于改善食品质构以及食品的生物保鲜中。乳酸菌生物膜的形成需经历附着、形成、成熟、老化脱落和重新附着5个阶段,其形成受到群体感应系统的调控。群体感应系统(quorum sensing system,QS)是细菌中广泛存在的一种基因表达调控系统,该系统通过信号分子靶向调控相关基因的表达,从而调控细菌的生理功能。LuxS/AI-2型QS是调控乳酸菌益生特性的主要群体感应系统。明悉乳酸菌的LuxS/AI-2型QS及其调控生物膜形成的机制,对于乳酸菌在食品工业中的进一步应用至关重要。重点介绍了乳酸菌生物膜的形成过程,以及LuxS/AI-2型QS调控乳酸菌生物膜形成的5个调控元件,即信号分子AI-2(autoinducer-2)、关键调控基因(luxS、tuf、fba、gap)、关键调控蛋白(LuxS、LacI、AraC、PadR以及Rbs家族蛋白)、信号分子AI-2的可能受体蛋白(LuxP、LsrB、RbsB和含有dCACHE结构域的受体蛋白)以及关键代谢路径的最新研究进展;总结了信号分子AI-2调控乳酸菌生物膜形成的可能分子机制,以及信号分子AI-2受体蛋白的筛选策略。希望为深入了解LuxS/AI-2型QS调控乳酸菌生物膜的形成提供理论指导。     

与特定乳酸菌共培养对植物乳杆菌KLDS1.0391细菌素合成的诱导作用

植物乳杆菌KLDS1.0391与76株乳酸菌分别共培养后,测定培养物的抑菌活性和活菌数,判断与乳酸菌共培养对植物乳杆菌细菌素合成的影响及细菌素合成与菌体密度的关系。结果表明：植物乳杆菌KLDS1.0706、KLDS4.0315、KLDS4.0351、罗伊氏乳杆菌KLDS1.0736这4株菌与植物乳杆菌KLDS1.0391共培养后,抑菌活性显著增加(P＜0.01)。与罗伊氏乳杆菌共培养过程中细菌素的抑菌活性与植物乳杆菌KLDS1.0391的细胞密度呈现明显的正相关性,并且发现只有活的诱导菌与植物乳杆菌KLDS1.0391共培养才能够诱导细菌素的合成。     

真空冷冻干燥工艺参数对植物乳杆菌MA2活性的影响

试验主要研究了预冻温度、预冻时间、保护剂配方、保护剂与菌泥比例、物料厚度等真空冷冻干燥工艺参数对植物乳杆菌MA2活性的影响,并对真空冷冻干燥过程中菌粉的含水量进行了动态监测,绘制了物料升温曲线图,最终确定了合适的真空冷冻干燥工艺为预冻温度70℃;预冻时间2h;保护剂与菌泥的比例为1∶3;保护剂配方为脱脂奶粉10％,海藻糖1.5％,甘油0.5％,山梨醇2％,麦芽糊精1％;冻干厚度为1.5cm,该工艺条件下植物乳杆菌MA2真空冷冻干燥后的菌体存活率达61％,活菌数为1.50× 1012cfu/g.经复水试验证明,真空冷冻干燥后的菌体活性保持良好,证明该工艺具有良好的应用推广前景.     

植物乳杆菌MA2的生物学特性研究

对Kefir源植物乳杆菌MA2的生物学特性进行了研究,结果显示,MA2菌株在MRS培养基初始pH为6.60,接种量为4%,37℃厌氧条件下培养18 h,活菌数可达到1.2×109cfu/mL。乙酸和乳酸为发酵液中的优势有机酸,且厌氧条件下发酵液中的有机酸的含量较高,厌氧发酵液中检测出的6种脂肪酸中C18∶1的含量最高。降胆固醇试验证明,低聚葡萄糖(GOS)可以促进MA2的胆固醇移除能力,移除率可达到70%;菌体细胞脂肪酸的测定结果显示MA2菌株降胆固醇的机理主要是吸附、吸收同化机理。MA2菌株的牛乳发酵试验结果显示其具有良好的产黏特性,在乳清培养基中胞外多糖产量可达380 mg/L。结合其良好的耐酸、耐胆盐特性,植物乳杆菌MA2具有良好的益生菌应用潜力。     

甘氨酸甜菜碱对植物乳杆菌YSQ18的渗透压胁迫耐受性的影响

从传统泡菜中分离出一株耐盐的酸菌,对其进行形态学、生理生化特性及16S rRNA序列分析鉴定,确定其种属地位;并初步研究相容性溶质甘氨酸甜菜碱在高渗透压环境下对所筛菌株的生长曲线和发酵糖耗速率的影响。结果表明:筛选出的乳酸菌中有一株符合乳杆菌属植物乳杆菌的鉴别特征,与16S rRNA序列鉴定和发育树分析结果一致。在含有1.2mol/L NaCl和1.5mol/L NaCl的化学合成培养基中,该植物乳杆菌的生长受到完全的抑制。在培养基中添加0.80mmol/L的甘氨酸甜菜碱对植物乳杆菌有较明显的保护作用,能减弱高渗胁迫,有效缩短迟滞期,提高耐盐能力。发酵中糖耗速率测定结果表明添加0.80mmol/L的甘氨酸甜菜碱能有效保持细菌活性。因此,在高渗环境发酵过程添加甘氨酸甜菜碱也许能有效提高微生物的活性,如传统的酿制酱油以及腌制泡菜等。     

植物乳杆菌MA2微胶囊化的研究

对植物乳杆菌MA2的微胶囊化工艺进行了优化,实验结果表明:利用浓度为4%的大豆分离蛋白溶液,4%的微孔淀粉溶液,2%的海藻酸钠溶液,固化液为2%的CaCl2溶液,采用挤压法,对乳酸菌进行3层包埋,在冷阱温度为-51℃,真空度为9Pa,真空冷冻干燥24h后,最终得到的植物乳杆菌MA2微胶囊的耐热性、耐酸性、耐胆盐特性都增强了,在人工胃液中基本不溶解,不发生渗漏,而在人工肠液中,立即崩解,活菌数达到1.9×109cfu/g,另外,微胶囊化的植物乳杆菌MA2显示出良好的重复发酵牛乳性能。