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副干酪乳杆菌TetR家族转录因子调控胆盐胁迫抗性机制的研究

批准号:
32101914
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:
马夏吟
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:
马夏吟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
胆盐胁迫影响益生菌在肠道内的存活,而转录因子是调控菌株胆盐胁迫应激反应的关键。前期研究发现,副干酪乳杆菌L9在胆盐胁迫下,TetR家族转录因子(LPL9_1280)及相邻转运蛋白在转录水平显著上调,初步分析发现转录因子和转运蛋白均与胆盐存在相互作用。目前该转录因子参与副干酪乳杆菌胆盐胁迫的机制尚不明晰。本项目拟研究:①构建转录因子及转运蛋白突变体,考察突变株对不同类型胆盐耐受的特异性;②通过体外凝胶迁移技术确定转录因子结合的顺式元件,利用RT-qPCR确定转录因子对转运蛋白的调控方式;③利用分子动力学模拟探究胆盐组分与转录因子和转运蛋白的相互作用,明确转录因子胆盐响应机制,结合等温量热滴定和稳定同位素标记技术确定转运蛋白与胆盐组分的结合及外排作用。本项目将阐明TetR家族转录因子调控的转运蛋白系统在乳酸菌胆盐胁迫抗性机制中的重要作用,为丰富乳酸菌胁迫响应机制及推动益生菌产业化应用提供理论。
英文摘要
Probiotics suffer from bile salts stress when they getting through the human gut,which affect their survival. Transcription factors participate in the sensing of bile stress signals and activating of the stress defense system in bacteria. Our previous study has shown that TetR family transcription factors LPL9_1280 was significantly induced at transcript level under bile salt stress in Lactobacillus paracasei L9, as well as their contiguous genes encoding an transporter system. Meanwhile, LPL9_1280 and the transporter could interact with bile salts components. But the regulation mechanism of LPL9_1280 and the function of the ABC transporter in bile resistance are unknown. Therefore, the following experiments will be carried out: (1) Mutants of TetR transcription factor and the transporter will be constructed, different kind of bile salt tolerance of mutants will be studied;(2) Electrophoretic mobility shift assay and RT-qPCR will be used to investigate the regulation of TetR transcription factor on transporter genes;(3)Molecular dynamics simulation and isothermal titration calorimetry will be used to investigate the interaction between bile salts components and LPL9_1280/ transporter, in order to confirm the efflux of bile salts through transporter.These results will reveal the regulation mechanism of TetR family transcription factors in L. paracasei L9 under bile salt stress, meanwhile, provide the theoretical foundation for the mechanism of bile tolerance response and industrial application of probiotic lactic acid bacteria.
本研究针对副干酪乳杆菌L9中TetR家族转录因子及相关的转运蛋白展开研究,明确了LPL9_0968表面蛋白及其所在的LiaFSR-LiaX细胞膜调控系统在L9的胆盐胁迫中的重要作用。项目主要研究内容包括:①构建突变体并通过胆盐胁迫耐受实验发现,表面蛋白基因LPL9_0968突变后菌株胆盐耐受能力显著下降,且表现出对甘氨酸脱氧胆盐较强的敏感性及较差的细胞膜稳定性,证明该蛋白参与L9胆盐抗性机制;②通过生物信息学分析发现LPL9_0968基因编码的蛋白属于LiaFSR-LiaX细胞膜表面稳定性调控系统中的表面蛋白,分子动力学模拟结果显示该蛋白与四种不同胆盐组分均存在以氢键为主的相互作用,表明该可能在胆盐胁迫中起信号感受作用;③通过突变体胆盐胁迫下的比较转录组学结合PPI蛋白质相互作用网络分析,发现了与LPL9_0968表面蛋白相关的三分组调控系统LiaFSR相关基因,并通过RT-qPCR实验探究了表面蛋白LPL9_0968与LiaFSR的调控机制,结果表明LiaFSR-LiaX系统对胆盐胁迫的响应需要LiaX蛋白的参与;④研究发现了一系列受LiaFSR-LiaX系统调控的表面蛋白,如ABC转运蛋白等,并通过RT-qPCR进行了验证,进一步利用电子显微镜、测定表面电位及多种抗生素耐药性等实验验证了胆盐胁迫下LiaFSR系统在维持细胞膜稳定性方面的作用;⑥研究还发现乙醛/乙醇脱氢酶AdhE及其转录因子Rex蛋白参与胆盐胁迫并受到LiaFSR系统的调控,进一步通过突变体氧胁迫、测定胞内NADH/NADH+比例等实验验证了该推测。本研究首次揭示了乳酸菌中的LiaFSR-LiaX系统在胆盐胁迫下的抗性机制,并对其调控方式进行了探究。研究表明LiaFSR-LiaX系统能够通过LiaX表面蛋白(LPL9_0968)感受胆盐信号分子,并通过细胞膜三组分调控系统LiaFSR进行信号传递,激活细胞膜上一系列的转运蛋白及防御蛋白,维持细胞膜稳定性,提高菌株对环境胁迫的耐受能力。研究进一步推动了乳酸菌胆盐胁迫机制的相关研究,为益生菌的筛选及应用提供了一定的理论基础。
发酵鱼中基于氨基酸代谢的吡嗪类风味物质形成机制
  • 批准号:
    2024JJ7610
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    马夏吟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金