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基于PTS系统介导Z环错位的植物乳杆菌素Q7抑制荧光假单胞菌生长机理研究

批准号:
32101920
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
章检明
依托单位:
学科分类:
食品微生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
章检明

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
植物乳杆菌素具有安全、广谱和高效的抑菌特性,是食品生物防腐剂的研究热点。细菌PTS系统被视为细菌素重要作用靶点,能介导Z环错位,导致细菌生长受阻。申请人前期获得了植物乳杆菌素Q7,可有效抑制食品中典型耐冷腐败菌荧光假单胞菌的生长。然而,基于糖PTS系统介导Z环错位的植物乳杆菌素抑制荧光假单胞菌生长的分子机制尚不清楚。本项目在前期工作基础上,以植物乳杆菌素Q7为研究对象,荧光假单胞菌为指示菌,采用糖代谢组学和Real-time PCR技术,锚定植物乳杆菌素抑制荧光假单胞菌的靶向糖PTS系统关键基因;利用分子生物学手段,构建靶向糖PTS系统关键基因缺失、回补及高表达菌株,对经植物乳杆菌素Q7处理后的荧光假单胞菌的Z环定位、组装及调控蛋白进行研究,揭示基于PTS系统介导Z环错位的植物乳杆菌素抑制荧光假单胞菌生长机制。本项目旨在为植物乳杆菌素预防和控制耐冷菌导致的食品腐败提供理论依据。
英文摘要
Plantaricin has attracted much attention because of safety, wide anti-microbial spectrum and high efficiency. PTS system from bacteria is an important target for antibacterial mechanism of bacteriocin. It can cause bacterial death by Z-ring dislocation. Plantaricin Q7 from the previous research has a good anti-Pseudomonas fluorescens activity, which is a typical food spoilage bacteria. At present, anti-Pseudomonas fluorescens molecular mechanism of plantaricin based on sugar PTS system is still unclear. On the basis of previous work, anti-Pseudomonas fluorescens key target sugar PTS system gene of plantaricin Q7 is determined by metabolomics and Real-time PCR analysis. Then, sugar PTS system knockout, compensation and overexpression strains are constructed by molecular biological techniques. After treatment with plantaricin Q7, Z-ring positioning, assembly and regulatory protein expression are researched. At last, antibacterial mechanism of plantaricin Q7 against Pseudomonas fluorescens by Z-ring based on PTS system are elucidated. The project aims to achieve better antimicrobial effect and provide a theoretical basis for preventing food spoilage caused by psychrotolerant bacterium.
食品安全是关乎国民生计、保障现代经济社会稳定发展的基础,其中微生物污染是影响食品安全最主要的因素。植物乳杆菌素具有安全、广谱和高效的抑菌特性,是食品生物防腐剂的研究热点。但是,目前对植物乳杆菌素抑制荧光假单胞菌生长的作用机制研究较少。本研究以植物乳杆菌素Q7为研究对象,荧光假单胞菌为指示菌,首先利用TEM、SEM、激光共聚焦、红外光谱、蛋白质组学等技术从细胞和代谢水平探究Plantaricin Q7对荧光假单胞菌的抑制作用。随后利用糖代谢组学和荧光定量PCR分析技术,确定植物乳杆菌素抑制荧光假单胞菌生长的靶向糖PTS系统及关键基因。利用基因工程手段,构建关键基因的缺失、回补及高表达菌株,检测经Plantaricin Q7处理后野生菌株和敲除菌的Z环组装和调控蛋白的转录表达量。试验发现Plantaricin Q7破坏荧光假单胞菌细胞膜的通透性和完整性,导致细胞膜蛋白和碳水化合物的变化,并通过抑制Mla系统、脂肪酸代谢以及干扰氨基酸代谢、核糖体代谢,最终致使细胞破裂和死亡。并且明确了海藻糖PTS系统和treP基因是植物乳杆菌素Q7抑制荧光假单胞菌生长的关键靶向糖PTS系统及其关键基因。此外,试验还发现了植物乳杆菌素Q7可以通过调控糖PTS系统影响糖代谢途径,从而改变Z环的形成致使细菌死亡。本项目旨在为植物乳杆菌素预防和控制耐冷菌导致的食品腐败提供理论依据。
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