微生物共培养促进植物乳杆菌RX-8高效合成细菌素的调控机制

目的:植物乳杆菌RX-8是一株分离自中国传统泡菜的益生菌,该菌株具有产Ⅱb类细菌素植物乳杆菌素(Plantaricin)EF的优良特性,然而产量较低。目前采用与外源微生物共培养的方式提高细菌素产量,然而共培养体系中具体的调控机制尚不清楚。本研究通过敲除种内群体感应信号分子的关键基因plnA,构建种内群体感应缺失的共培养体系,探究微生物共培养对于细菌素高效合成的内在机制。方法:构建基因缺失突变菌株植物乳杆菌ΔRX-8,通过突变菌株和野生菌株与枯草芽孢杆菌1.8715在共培养过程中的生长差异、信号分子分泌量变化以及相关基因的表达量,探究种间群体感应系统促进细菌素高效合成的作用机制。结果:在敲除关键基因plnA后,共培养中突变菌株生长曲线上与野生菌株并无明显差异,而细菌素产量有所下降。与纯培养相比,共培养体系中群体感应信号分子AI-2的分泌量在前期显著增加,而后趋于一致,从菌株水平上看并无明显差异。纯培养体系中,突变菌株的双组分系统plnBCD基因表达量略低于野生菌株,细菌素合成基因plnEF的表达量同样有所下降,然而,并不影响种间信号分子AI-2合成的基因LuxS和pfs的相对表达量。结论:在种内信号分子缺失的共培养体系中,种间信号分子可以正常分泌,种间群体感应系统可以发挥作用,推测可能存在共用双组分系统,共同促进细菌素的高效合成。     

群体感应系统在乳酸菌产细菌素中的作用

许多乳酸菌能够产生抗菌活性肽——细菌素,细菌素具有不同的结构、作用方式、抑菌谱和效价,通常认为乳酸菌和其所产的细菌素都是安全的,乳酸菌所产细菌素作为天然食品防腐剂已显示了巨大的潜能。基于群体感应的细胞间交流已成为细菌素合成的关键调控机制,群体感应作为细胞密度函数,可使细菌素产生保持同步性。群体感应需通过信号分子介导感知菌体密度,信号分子随着菌体密度增加而增加,并激活信号转导级联使菌体产生细菌素。本文通过对乳酸菌群体感应信号分子种类、信号转导机制及群体感应系统对两类细菌素合成的调控进行综述,以初步了解群体感应系统在乳酸菌产细菌素过程中的作用机制。     

群体感应调控下的乳酸菌细菌素合成

细菌素是一种在新陈代谢过程中由核糖体合成的具有抑菌作用的抗菌肽,因此被作为天然、无毒抗菌剂并广泛应用到食品行业中。群体感应是细菌细胞间通过对自诱导物浓度的感知,从而对基因表达进行调控的行为,现已证明乳酸菌的群体感应是细菌素合成的关键调控机制。作者主要综述了目前乳酸菌细菌素的研究现状、细菌素的系统分类、群体感应信号的转导机制及其对乳酸菌细菌素合成的调节,以促进对细菌素的研究及应用。     

乳酸菌合成细菌素的细胞通讯机制研究进展

乳酸菌细菌素作为一种天然抑菌物质,是化学防腐剂和抗生素的理想替代品。本文从细胞通讯的角度阐述乳酸菌合成细菌素的不同诱导信号来源及其诱导机制,细菌素的合成机制,共培养过程中的多细胞交流以及在复杂环境下的群体感应(QS)信号网络,系统地介绍乳酸菌产细菌素的通讯机制研究进展,为促进细菌素的研究和应用提供参考。     

酸胁迫条件对粪肠球菌Gr17代谢合成细菌素的影响

目的:粪肠球菌Gr17分离自中国传统发酵酸鱼，可以代谢合成新型广谱IIa类细菌素enterocin Gr17，有作为发酵食品功能性菌株的巨大应用潜力，然而该菌株应用于实际发酵环境时会面临各种胁迫条件，酸胁迫是其中主要的胁迫因素之一。本研究旨在探讨不同酸胁迫条件对菌株Gr17生长及代谢合成细菌素的影响。方法:在筛选可正向影响细菌素合成的酸胁迫条件参数基础上，测定该条件下细菌素生物合成相关基因的表达水平变化，分析其影响机制。结果:与正常生长条件pH 7.0相比，在pH 4.5~6.5的酸胁迫条件下，菌株Gr17的菌体密度会随pH值的下降而降低；pH 5.0～6.5的酸胁迫条件可明显正向提高细菌素的分泌合成量，其中pH 5.5的酸胁迫条件最为明显。在此条件下，细菌素生物合成相关ABC转运系统as-48H、as-48G、as-48F、as-48E基因表达在处理时间48 h内没有显著变化，种内群体感应调控系统自诱导肽基因entIP在8 h时表达量明显提高，双组分基因entPK、entR以及细菌素编码基因entGr17在12 h时表达量明显提高。结论:基于以上结果，推测pH 5.5的酸胁迫条件可以促进自诱导肽的分泌表达，正向调控种内群体感应系统，从而增加细菌素的合成。本研究结果对于从分子水平上全面揭示实际发酵环境中乳酸菌细菌素的合成调控行为，最大限度地提高产细菌素乳酸菌在发酵生产中的应用价值具有重要的科学和现实意义。     

乳酸菌中共培养诱导细菌素产生机制的研究进展

众所周知,一些乳酸菌拥有产生抗菌化合物的能力,一般采用分离单一培养物和抑制特定靶标微生物的方法筛选产生抗菌化合物的微生物,揭示诱导微生物抗菌活性产生的一个重要策略就是通过与其他微生物共培养。目前为止,已有一些研究探讨了共培养诱导细菌素产生的特性,发现产细菌素微生物和诱导细菌素微生物之间没有明显的关系。同时对于这种微生物间相互作用的分子机制研究有所突破,发现群体感应系统在细菌素产生中发挥重要作用,但还未鉴定或表征其中的诱导化合物。然而,在一些例子中,通用信使分子——自诱导物-2的存在与共培养诱导细菌素这种表型相关,并且其可在群体感应系统的调节中起作用。了解共培养的诱导机制将有助于筛选和开发共培养细菌素产生系统和新产品的策略,以及这种系统在食物和肠道中的定植能力,从而增加益生菌对宿主的益生功效。     

基于LuxS的群体感应系统在乳酸菌共培养中的研究

群体感应是微生物调控群体行为的重要方式,基于LuxS的群体感应系统广泛存在于各种属细菌中。AI-2作为LuxS系统的信号分子,在细胞交流中起到关键作用。LuxS系统在多种乳酸菌共同作用完成发酵任务以及某些乳酸菌行使益生功能中发挥了重要作用。文中综述了AI-2的合成途径、转导方式并重点阐述LuxS系统对乳酸菌共培养过程中蛋白表达和基因转录的影响。对LuxS系统进行深入研究,必将进一步揭示多种乳酸菌共同发酵以及其完成益生功能的机理,为从分子水平调控乳酸菌的发酵和益生行为提供了可能。     

动物双歧杆菌细菌素bifidocin A群体感应合成调控行为分析

bifidocin A是由Bifidobacterium animalis BB04代谢合成的一种新型广谱高效细菌素。为探讨该细菌素的群体感应合成调控行为,本研究通过监测发酵过程中菌体生长及细菌素抑菌活性变化规律,分析菌体密度和细菌素合成的相关性;基于低产细菌素培养模型体系的构建,检测发酵上清液中是否存在群体感应自诱导肽,判断是否存在细菌素合成相关群体感应系统;并通过对发酵上清液中自诱导肽进行提纯和分子质量测定,初步明确其分子特性。结果表明,当菌体细胞达到活菌数为7.31（lg（CFU/mL））时,细菌素才开始合成;发酵过程中,菌体密度与细菌素的合成呈现正相关性;成功构建了低产细菌素培养模型体系,其培养条件为培养温度37?℃、培养基起始pH?5、培养基浓度1/10改良MRS（Man Rogosa Sharpe）培养基、接种量1%、培养时间24?h;基于此模型体系,确定发酵上清液中确实存在可以诱导细菌素合成的自诱导肽,细菌素bifidocin?A的合成是受群体感应系统调控的;通过对发酵上清液进行超滤管筛分、葡聚糖凝胶柱层析及高效液相色谱层析提纯,获得了高纯度自诱导肽样品;采用基质辅助激光解析电离飞行质谱测定其分子质量为3?587.253?Da。     

提高乳酸菌细菌素合成量方法的研究进展

细菌素是某些细菌通过核糖体合成机制产生的蛋白质或多肽,能够抑制与其亲源关系相同或相近的微生物,某些细菌素在食品加工和发酵过程中能抑制致病菌和腐败菌。乳酸菌被认为是一般公认安全,其细菌素具有安全性高、稳定性好、抑菌谱广等优点,作为一种新型食品防腐剂备受关注,但商品化的乳酸菌细菌素十分有限,仅限于Nisin和Pediocin PA-1等少数几种,合成量低是细菌素在食品中应用受限的主要原因之一。从不同原料中筛选高产菌株、发酵培养基和发酵条件优化、诱变育种、原生质体融合、基因工程方法、群体感应系统调控六个方面,论述了增加乳酸菌细菌素合成量的方法,以期为实现乳酸菌细菌素的工业化生产提供一定的借鉴。     

细菌共培养及其系统中群体感应现象的研究进展

本文对微生物的共培养方式、分类、发展及应用进行了简介,并对不同种属的微生物共培养后产生的作用进行了综述。微生物共培养系统不仅受到协同代谢作用的调控,群体感应在微生物共培养中也扮演着重要的角色。与纯培养相比,共培养体系生物被膜的形成、信号分子和毒力因子的产生、细菌素的合成以及胞外蛋白酶的分泌等都有所不同。研究群体感应的作用机理有助于共培养技术的进一步发展与应用。     

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。     

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。     

乳酸菌群体感应的研究进展

乳酸菌的益生特性已引起公众的广泛关注。群体感应是细菌感受外界环境变化并做出反应的转导机制,对乳酸菌的存活及益生特性至关重要。因此,近些年来乳酸菌的群体感应成为研究热点。该文综述了乳酸菌群体感应的信号分子及其双组分系统,群体感应对乳酸菌环境适应的调控（生物膜、耐酸、耐胆盐）,群体感应对乳酸菌益生特性（抑制致病菌、与宿主相互作用）的影响以及实际应用,为乳酸菌群体感应今后的基础研究和工业化应用提供参考。     

群体感应信号分子AI-2高产乳酸菌株筛选及特性研究

为深入研究乳酸菌的群体感应系统,对8株乳酸菌产群体感应信号分子自体诱导剂-2(Autoinducer-2,AI-2)情况进行了检测,7株乳酸菌中检测到明显的AI-2信号分子,且其中3株产生AI-2信号极强;对高产AI-2的菌株,通过RT-PCR对乳酸菌luxS基因和LDH基因的表达情况进行了检测,发现高产AI-2的乳酸菌其luxS基因表达较强,而LDH基因表达较弱;最后分析了酸性环境与乳酸菌信号分子AI-2产量的相关性,结果表明培养基酸性越强,乳酸菌产AI-2信号越强。luxS基因是AI-2信号合成的关键基因,AI-2信号分子提高了乳酸菌的耐酸性,有利于乳酸菌通过群体感应信号调控肠道内的酸碱平衡和菌群平衡。     

双组分调节系统对乳酸菌产细菌素过程的影响

综述了双组分调节系统的组成,以及双组分调节系统对两类细菌素合成的调节作用,来初步了双组分调节系统在乳酸菌产细菌素过程中的作用机制.     

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。     

外源诱导及共培养对植物乳杆菌J23合成细菌素Lac-B23的影响研究

目的 研究外源诱导物及共培养对植物乳杆菌J23合成细菌素Lac-B23的影响,提高细菌素产量。方法 利用双层琼脂牛津杯扩散法测定细菌素活性,通过单因素实验、自诱导和共培养验证实验探究外源诱导物及共培养对细菌素J23产量的影响。结果 当初始pH为7、37℃培养12 h,细菌素Lac-B23的产量达到最大值,为2560 AU/mL。甘油和丙酮酸基本不影响细菌素Lac-B23的合成;但酪氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、谷氨酰胺和亮氨酸则能促进细菌素Lac-B23的产量。此外,自我诱导研究发现植物乳杆菌J23发酵培养基中含有可以诱导细菌素Lac-B23合成的信号分子。一定浓度范围内,植物乳杆菌J23与单增生李斯特菌或金黄色葡萄球菌共培养时可以提高细菌素Lac-B23的产量。然而,诱导菌的灭活菌体和无细胞上清液并不能提高细菌Lac-B23的产量。结论 环境诱导因素对细菌素的合成有较大影响。初始pH、发酵温度、培养时间、酪氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、谷氨酰胺和亮氨酸可以作为诱导因子,提高细菌素Lac-B23的产量。此外,共培养诱导分子没有分泌到培养基中,可能需要活的诱导细菌来诱导细菌素Lac-B22的合成。     

luxS基因介导乳酸菌益生特性研究进展

一些乳酸菌具有高肠道耐受性、高粘附肠上皮细胞和产具有抑菌活性的细菌素等益生特性。某些乳酸菌的细菌素合成量、耐受性及黏附特性可以被诱导物-2（autoinduction-2,AI-2）提高,AI-2是通过甲基循环合成的一种信号分子。luxS基因可以编码合成LuxS蛋白,而LuxS蛋白是AI-2合成的关键酶,因此展开对luxS在细菌素合成量和耐受性、黏附特性方面的作用研究具有重要意义。该文通过讨论luxS基因在乳酸菌益生特性的研究现状,提出该研究领域中存在的问题以及发展趋势,从而为提高乳酸菌的益生特性提供理论依据。     

luxS基因介导乳酸菌益生特性研究进展

一些乳酸菌具有高肠道耐受性、高粘附肠上皮细胞和产具有抑菌活性的细菌素等益生特性。某些乳酸菌的细菌素合成量、耐受性及黏附特性可以被诱导物-2(autoinduction-2,AI-2)提高,AI-2是通过甲基循环合成的一种信号分子。lux S基因可以编码合成Lux S蛋白,而Lux S蛋白是AI-2合成的关键酶,因此展开对lux S在细菌素合成量和耐受性、黏附特性方面的作用研究具有重要意义。该文通过讨论lux S基因在乳酸菌益生特性的研究现状,提出该研究领域中存在的问题以及发展趋势,从而为提高乳酸菌的益生特性提供理论依据。     

基于AHLs介导的革兰氏阴性菌群体感应调控及淬灭机制研究进展

革兰氏阴性细菌群体感应(QS)系统主要由N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)类信号分子介导。信号分子随着细菌密度的增加而逐渐积累,当信号分子浓度达到阈值时,同源受体结合信号分子并触发信号转导,导致细菌生物膜形成、生物发光、质粒接合转移和毒力因子等群体感应表型表达。目前革兰氏阴性菌群体感应淬灭作用的研究主要针对QS系统中合成酶(I)、AHLs信号和受体(R)三组分之一进行外部干预,进而实现抑制细菌表型的基因表达。本文首先介绍AHLs的结构、合成方式、QS系统及调控机制,然后,重点综述AHLs介导的群体感应淬灭作用(QQ)和AHLs内酯酶、酰基转移酶和氧化还原酶3类群体感应淬灭酶的来源、种类、信号分子类型及降解机理。本文为控制由AHLs介导的革兰氏阴性菌群体感应机制研究提供参考,也为实现通过群体感应淬灭作用控制革兰氏阴性菌导致的疾病提出一个新的思路。