基于非酸非酶类物质及NirB调控的发酵乳杆菌RC4降解亚硝酸盐机理研究
批准号:
32072195
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
曾小群
依托单位:
学科分类:
食品微生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
曾小群
中文摘要
亚硝酸盐含量超标已成为传统腌制食品的首要安全问题。乳酸菌能有效降低腌制食品的亚硝酸盐含量,但其降解方式和关键酶的调控机制尚不明确。前期研究筛选获得高效降解亚硝酸盐的发酵乳杆菌RC4,发现其除已知的酸降解、酶降解外,还存在一种新的方式,即非酸非酶类物质降解;且酶降解方式中的NADH亚硝酸盐还原酶(NirB)可能是关键酶。本课题拟通过代谢组学检测RC4代谢产物,并进行验证实验,以确定其非酸非酶类物质的组成、含量和作用方式。同时,构建NirB与绿色荧光蛋白的融合表达蛋白,研究NirB的亚细胞定位和运输途径;在RC4中过表达、敲除、回补nirB基因,测定菌体的亚硝酸盐降解率和生理特性的变化,以明确NirB的功能;进一步通过分析蛋白质组学和氮代谢途径的改变,揭示NirB调控亚硝酸盐降解机制。从非酸非酶类物质及NirB方面,系统解析乳酸菌降解亚硝酸盐机理,为生产低亚硝酸盐含量腌制食品提供理论依据。
英文摘要
Excessive nitrite content has become primary safety issue for traditional preserved foods. Lactic acid bacteria can effectively reduce the nitrite content of preserved foods, but the mechanisms of nitrite degradation are not clear. Lactobacillus fermentum RC4 with high nitrite degradation ability were screened in our previous work. A new non-acid non-enzymatic substances degradation mode was found besides the known acid degradation and enzymatic degradation. The metabolites of RC4 will be detected by metabolomics and validation experiments to determine the composition, content of non-acid non-enzymatic substances. The key enzyme for nitrite degradation, NADH nitrite reductase NirB, will be constructed and expressed by fusion with green fluorescent protein to detect the subcellular localization and transport pathway of NirB. Moreover, the overexpression, knock out and replenishment for the nirB gene in RC4 will be constructed and the nitrite degradation rate and physiological characteristics in combined or wild bacteria will be investigated to clarify the function of nirB. Proteomic changes and nitrogen metabolic transformation will be detected to analyze the regulation mechanism of NirB during nitrite degradation. The aim of this project is to systematically analyze the mechanism of degrading nitrite in RC4, which will provide theoretical guidance for the application of lactic acid bacteria in nitrite degradation for preserved food.
传统腌制食品加工过程中,常添加亚硝酸盐起呈色、抑菌等作用,但易导致产品中亚硝酸盐含量超标。乳酸菌可以有效降解亚硝酸盐,现有研究主要集中在酸降解与酶降解等,对其非酶非酸类物质对亚硝酸盐的降解方式和关键酶的调控机制尚不明确。本研究对发酵乳杆菌RC4的非酶非酸类物质进行分析,获得以下结果:.1.解析了发酵乳杆菌RC4的代谢物中降解亚硝酸盐的成分和机理。LCMS检测出代谢产物中的中康酸盐、反式乌头酸和3-甲基硫代丙酸为发酵乳杆菌RC4降解亚硝酸盐的主要代谢物,其降解机理为羧基与亚硝酸盐发生了脱羧反应,使RC4的代谢物具备降解亚硝酸盐的能力。.2.获得了发酵乳杆菌RC4对亚硝酸盐浓度的响应机制。随亚硝酸盐浓度升高,发酵乳杆菌RC4的生长代谢受到抑制,代谢物种类和数量降低;KEGG分析表明,RC4可以通过改变β-丙氨酸代谢途径增加甜菜碱、异亮氨酸等代谢物的合成来响应环境中的亚硝酸盐。.3.构建了NADH亚硝酸盐还原酶(NirB)与发酵乳杆菌RC4的过表达菌株RC4-NirB,明确了NirB的亚细胞定位。转录组学解析表明,NirB通过影响碳水化合物代谢和氨基酸代谢相关基因的表达,调节糖酵解/糖异生途径、丙酮酸代谢和多种氨基酸合成与代谢,从而有效提高亚硝酸盐降解能力。.4.揭示了发酵乳杆菌RC4降解亚硝酸盐的关键基因。RNA-seq分析发现,黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)依赖的氧化还原酶(FAD-dependent oxidoreductase,FDO)编码基因(LBFF_RS06010)为发酵乳杆菌RC4降解亚硝酸盐的关键基因;TM蛋白组学分析发现,过表达RC4-FDO在亚硝酸盐胁迫下,通过改变与核糖体合成、DNA复制和修复有关的蛋白质的表达,提高菌株能源物质产生能力和对外界环境胁迫的抵抗能力,达到降解亚硝酸盐的目的。.本研究揭示了发酵乳杆菌RC4的非酶非酸类物质组成及其降解亚硝酸盐机理,验证了其降解亚硝酸盐的途径、关键酶及调控机理,为生产低亚硝酸盐含量腌制食品提供理论依据。
Wzx/Wzy依赖的胞外多糖生物合成调控嗜酸乳杆菌抗冻干胁迫机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2024
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负责人:曾小群
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依托单位:
近缘乳酸菌共培养诱导植物乳杆菌B1产细菌素的通讯机制研究
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批准号:LR23C200001
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2023
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负责人:曾小群
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依托单位:
热休克处理调控海洋源嗜酸乳杆菌糖代谢路径的抗冻干胁迫机理研究
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批准号:41406165
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2014
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负责人:曾小群
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依托单位:
国内基金
海外基金