群体感应信号分子AI-2高产乳酸菌株筛选及特性研究

摘要

乳酸菌是一群兼性厌氧能够发酵碳水化合物产乳酸的革兰氏阳性菌，具有作为益生菌及发酵剂开发的潜力。群体感应现象在乳酸菌中普遍存在，并且参与调控乳酸菌的多种生理行为。现有研究表明，乳酸菌利用AI-2群体感应信号分子与周围环境中的其他细菌进行信息交流，并且从AI-2分子反馈的信号来调控菌体相应基因的表达，使得菌体更加适应周围环境。然而，目前对AI-2介导的群体感应系统多集中于病原菌的研究，涉及乳酸菌的相关研究刚起步。近年来，乳酸菌作为一种潜力巨大的益生菌已经成为研究的热点，随着研究的不断深入，研究者把关注的重点集中在乳酸菌的抗胁迫机制上，期待能够定向选育出耐胃酸、胆盐，且在肠道中具有较强生态占位能力的乳酸菌。基于乳酸菌AI-2在调控菌体抗胁迫上的重要作用，所以研究乳酸菌AI-2介导的群体感应系统具有重要意义。本研究从实验室已保藏的乳酸菌菌株中筛选出高产信号分子AI-2菌株两株，检测了其AI-2信号合成关键基因luxS的表达情况；通过构建luxS基因过表达菌株和筛选AI-2信号抑制剂，研究luxS/AI-2QS系统与乳酸菌生理特性的关系。具体研究内容与主要结果如下： 1、通过对荧光检测方法的优化，从实验室多株菌中筛选出两株高产AI-2信号的乳酸菌，通过RT-PCR检测，发现高产AI-2信号乳酸菌其luxS基因表达较强，说明在乳酸菌中含有luxS基因，且是AI-2信号合成的关键基因。 2、通过筛选AI-2信号抑制剂和构建luxS基因过表达菌株，检测经过不同胁迫环境处理后乳酸菌的存活率,分析luxS/AI-2QS对乳酸菌耐胁迫能力的影响，结果说明AI-2信号抑制剂减弱了乳酸菌的抗胁迫能力，luxS基因过表达提高了乳酸菌的抗胁迫能力，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。 3、通过对乳酸菌生物被膜形成情况检测分析，结果表明luxS基因过表达菌株生物被膜形成能力强，说明luxS/AI-2QS参与乳酸菌的生物被膜形成，且luxS基因主要影响转运及膜相关蛋白，表明luxS基因过表达可能是通过调节细胞膜相关蛋白及膜转运蛋白进而调控菌体对胞外环境的适应和应答，有助于菌体抵抗外界环境胁迫。 4、通过将乳酸菌与大肠杆菌共培养后，检测大肠杆菌的存活率，结果表明高产AI-2信号的乳酸菌和luxS基因过表达菌株对大肠杆菌有较强的生长抑制作用，且对大肠杆菌的生物被膜形成也具有一定的抑制作用。 本研究首次探究luxS/AI-2QS系统与乳酸菌的抗胁迫及生物被膜形成的关系，研究结果为深入研究乳酸菌的抗胁迫机制、定向选育具有抗胁迫能力的乳酸菌具有重要的理论意义与参考价值。

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