植物乳杆菌抑菌蛋白的分离鉴定及抑菌特性研究

摘要

【目的】筛选新型广谱有效的抑菌蛋白,为全面解析植物乳杆菌抑菌机制和开发新型抗菌制剂奠定基础。【方法】以植物乳杆菌GX20200417-1为研究对象,采用牛津杯法测定其抑菌活性,以低温离心和超滤法初步分离获得胞外蛋白并测定其抑菌活性,对胞外蛋白进行不同温度、pH及蛋白酶处理,研究抑菌蛋白理化特性,利用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)进一步分析鉴定植物乳杆菌代谢产物中的抑菌成分。【结果】植物乳杆菌GX20200417-1对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有良好的抑菌作用;发酵上清液在发酵24 h的抑菌能力最强;胞外蛋白的抑菌能力与发酵上清液相近;植物乳杆菌抑菌蛋白具有较好的耐热特性,与对照组相比,在20~80℃时抑菌活性均无显著变化(P<0.05),在pH 6.0~8.0时抑菌活性最佳,对蛋白酶敏感;经LC-MS/MS鉴定分析,检测出5种可信度较高且与抑菌作用相关的蛋白质,分别是片球菌素pediocin PA-1、溶菌素(lysin)、聚酮合酶(polyketide synthase)、辅助蛋白(accessory protein)和LysM peptidoglycan-binding domain-containing protein,分子质量分别为5.348、7.348、8.348、6.348和19.662 ku;蛋白质功能分析结果表明,片球菌素pediocin PA-1与溶菌素主要通过破坏细菌细胞壁与细胞膜,从而达到抑菌效果。LysM peptidoglycan-binding domain-containing protein可识别含有N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)残基的肽聚糖,上调抗菌肽的表达;辅助蛋白主要参与细菌素的合成,聚酮合酶主要参与抗生素的合成,二者通过参与抑菌物质的合成间接发挥抑菌作用。【结论】本研究成功分离并鉴定植物乳杆菌GX20200417-1的5种抑菌蛋白;植物乳杆菌GX20200417-1可能通过其代谢产物中的多种抑菌蛋白协同发挥抗菌作用。