目的:探究LiaSR双组分信号转导系统对变异链球菌（Sm）593号（Sm 593）临床株耐酸和生物膜形成的影响及相关机制。方法:以Sm 593及其liaS和liaR基因敲除株为研究菌株，采用全自动生长曲线测定仪检测并绘制pH=5.5环境中各菌株的生长曲线；用菌落计数法检测细菌的适应性耐酸能力；使用Laurdan探针、氢-钾腺苷三磷酸（ATP）酶试剂盒、质子通透性检测实验和实时荧光定量PCR（RT-qPCR）探究LiaSR双组分信号转导系统介导的耐酸机制。体外构建各菌株的生物膜，通过结晶紫染色法、菌落计数法、SYTOX探针检测法和蒽酮-硫酸法探究各菌株的生物膜总量、活菌数、胞外DNA（eDNA）和胞外多糖含量；采用RT-qPCR法检测胞外多糖合成相关基因的表达情况。结果:pH=5.5环境中，liaS和liaR基因敲除株的生长受到显著抑制（ P<0.05）。适应性耐酸曲线显示敲除株与野生株相比，固有耐酸和适应性耐酸能力均显著下降（ P<0.05）。对三菌株无预酸化处理20和40 min以及预酸化处理20和40 min后，liaS基因敲除株生存率［（8.98±2.00）%、（0.18±0.07）%、（14.88±8.64）%、（0.82±0.91）%］和liaR基因敲除株生存率［（0.38±0.19）%、（0.34±0.18）%、（7.89±2.02）%、（1.52±0.37）%］均分别显著低于野生株［（32.49±9.75）%、（1.27±0.32）%、（62.76±29.06）%、（8.02±1.25）%］（均 P<0.05）。此外，liaS和liaR敲除株膜流动性（0.18±0.04和0.18±0.05）均显著低于野生株（0.08±0.05）（均 P<0.01）；不饱和脂肪酸合成基因fabM表达水平（0.52±0.11和0.57±0.05）与野生株（1.04±0.30）相比均显著降低约1/2（均 P<0.001）；H +-ATP酶活性（917.06±59.53和469.53±47.65）与野生株（127.00±50.71）相比显著升高7.22和3.70倍（均 P<0.001），且编码H +-ATP酶基因atpD的表达水平（3.39±0.21和1.94±0.17）也较野生株（1.00±0.15）显著升高3.39和1.94倍（均 P<0.01）。liaR基因敲除株的终末pH值（4.76±0.01）显著低于野生株（4.90±0.00），liaS基因敲除株的终末pH值（5.19±0.01）显著高于野生株（均 P<0.001）。liaS和liaR基因敲除株与野生株相比，Sm 593生物膜总量未发生明显变化，生物膜活菌数均显著少于野生株（均 P<0.05），且eDNA含量均显著高于野生株（均 P<0.01）。liaS基因敲除株生物膜水溶性多糖含量与野生株相比显著增加1.88倍（ P=0.003）。liaS和liaR基因敲除株胞外多糖合成相关基因gtfD表达水平较野生株显著升高47.43和16.90倍（均 P<0.05），liaS基因敲除株中gtfC基因比野生株显著高表达1.65倍（ P=0.014）。 结论:LiaSR双组分信号转导系统通过调控膜不饱和脂肪酸合成和胞膜流动性，参与Sm 593的耐酸过程；LiaR反应调节蛋白还可参与调节膜质子通透性，增强Sm 593的耐酸能力；此双组分信号转导系统可负向调控生物膜胞外基质的产生。

目的 筛选具有降解胆固醇功能和良好生物学特性的乳酸菌.方法 以胆固醇为唯一碳源的基础盐培养基从健康人体粪便中筛选具有降解胆固醇功能的乳酸菌,采用16S rRNA基因测序分析确定菌株种属,对其耐酸、耐胆盐、耐过氧化氢、发酵上清液抑菌活性、肠上皮细胞黏附及胆固醇清除能力等生物学特性进行系统评价,并选用综合性能良好植物乳植杆菌进行动物实验,探究其体内的降胆固醇功能.结果 经16S rRNA基因测序分析,获得5株具有降胆固醇功能的植物乳植杆菌,对其生物学特性进行评测,发现5株菌均具有良好的耐酸耐胆盐耐过氧化氢能力,在pH 3.0的酸性条件下处理6 h,活菌数与初始菌量保持在同一数量级;3.0g/L胆盐的条件下处理6h,其活菌数保持在106CFU/mL;1.0 mmol/L过氧化氢条件下处理6h,活菌数显著增加.MRS发酵上清液对5种常见的食源性致病菌都有不同程度的拮抗作用,其抑菌圈直径均大于8.5 mm;具有良好的肠上皮黏附特性,对Caco-2细胞的黏附率均大于25％;胆固醇清除能力差异较大,其中植物乳植杆菌GLPL03和GLPL04的清除能力较强,达到59％和53％.综合菌株性能,选用植物乳植杆菌GLPL03和GLPL04进行为期12周的动物实验,发现植物乳植杆菌GLPL03和GLPL04能够显著降低小鼠血清总胆固醇和总甘油三脂水平,缓解小鼠高胆固醇血症的发展.结论 健康人体来源的5株植物乳植杆菌具有良好的生物学特性,可作为益生菌进行深入研究.

微生物在发酵生产中常面临各种酸性物质的累积,由此造成的酸胁迫严重抑制了菌株的发酵活力和生产性能.因此,微生物在长期进化过程中,通过协调胞内的多个生理系统、代谢途径和调控网络形成了复杂的响应机制以应对低pH胁迫.工业微生物酸胁迫耐受性能的强化是提高其生产效率的关键手段.本文概述了近年来利用适应性实验室进化、预适应、基因组重排、基因工程、全局转录机制工程、系统生物学和合成生物学等方法提高微生物耐酸性能的研究进展,并讨论了相关研究面临的挑战和未来的发展方向.

微生物细胞在自然环境或工业应用中经常受到酸胁迫,严重制约细胞生长性能和产物合成效率.为了在各种酸性环境中生存,耐酸细菌发展出多种保护机制来维持细胞内pH稳态,如氢离子消耗、细胞膜保护、代谢修饰等.因此,深入研究耐酸机制、改进菌株耐酸能力对于利用微生物发酵合成高附加值产品具有重要意义.作为模式微生物,大肠杆菌耐酸机制的研究较为透彻,近年来其耐酸性改造也取得了重大进展.本文主要总结了大肠杆菌的氧化或葡萄糖抑制系统(acid resistance system 1,AR1)、谷氨酸依赖型耐酸系统(acid resistance system 2,AR2)、精氨酸依赖型耐酸系统(acid resistance system 3,AR3)、赖氨酸依赖型耐酸系统(acid resistance system 4,AR4)和鸟氨酸依赖型耐酸系统(acid resistance system 5,AR5)、细胞膜保护以及生物大分子修复等方面的耐酸机制,并概述了利用传统代谢工程、全局转录工程和适应性实验室进化等方法构建大肠杆菌耐酸菌株的研究进展,同时展望了大肠杆菌耐酸机制及其改造的后续研究方向.

旨在通过形态学观察、rDNA ITS序列分析以及Biolog微生物鉴定系统对霉菌进行鉴定,并通过计算平均吸光值(AWCD)了解霉菌的生长情况以及各类碳源的消耗量,运用数据分析霉菌的碳源利用情况.结果表明,结合rDNA ITS序列、形态学观察以及Biolog鉴定系统确定菌株为黑曲霉;比较8类碳源消耗情况,可知对氨基酸类、脂类、酸类的利用最多,根据碳源代谢情况列出15种最先利用碳源.鉴定菌株为黑曲霉,且该菌株的最适碳源为P-羟苯乙酸,可作为耐酸曲霉代谢研究的材料.

变异链球菌是龋病的始动因子,依赖其产酸、耐酸及形成生物膜等能力成为了口腔致龋环境中的优势菌.三磷酸腺苷(ATP)依赖的内肽酶Clp(Clp ATPase)属于热休克蛋白100家族(Hsp100)成员,通过调控基因表达和控制关键蛋白的活性影响细菌的多种生物学性能.Hsp100/Clp ATPase中某些成员可结合ATP依赖的丝氨酸蛋白水解酶ClpP形成功能复合体,活化、重组和降解变性蛋白质,维持细菌的蛋白质稳态,辅助细菌抵抗严苛的口腔环境.特异性靶向变异链球菌Hsp100/Clp ATPase有望为龋病防治提供新的思路和方法.本文就Hsp100/Clp ATPase的结构和分类,对变异链球菌基因、蛋白及生物学行为调控,及Hsp100/Clp ATPase靶向药物作用等研究进展进行系统阐述,为进一步分析Hsp100/Clp ATPase与变异链球菌致龋毒力的关系,研发抗龋药物候选靶标奠定基础.

目的 从发酵柚子皮中分离具有优良性能的戊糖片球菌.方法 对5株戊糖片球菌分离株(WPPE01、WPPE02、WPPE03、WPPE04和WPPE05)以及标准株CGMCC 1.2695的生物学特性和安全性进行系统分析.结果 WPPE02和WPPE04的耐酸性优于其他菌株,WPPE01和WPPE05的耐胆盐能力优于其他菌株,WPPE01和WPPE03同时具有较强的自聚及粘附能力,WPPE02具有最强的盐耐受能力,WPPE03的耐热性能最强.与其他受试细菌相比,5株戊糖片球菌对单增李斯特菌具有最强的抑制效果,WPPE01和WPPE03对大肠埃希菌的抑制效果显著优于标准株.分离株主要通过置换的方式抑制大肠埃希菌O157∶H7对Caco-2细胞的粘附且WPPE02和WPPE03的抑制效果最强.全部戊糖片球菌均对部分抗生素敏感且不具有溶血性.结论 5株从发酵柚子皮中分离的戊糖片球菌具有作为益生菌应用的潜能.

目的 系统鉴定菌株CQ16Z1并初步探讨其益生特性.方法 采用16S rRNA测序、DNA-DNA杂交和生化特征鉴定方法等对菌株CQ16Z1进行系统分类鉴定.通过生长实验测定菌株CQ16Z1的耐酸、耐胆盐性.用荧光标记法,以人结肠癌细胞HT-29作为体外模型,研究菌株CQ16Z1的黏附性能.结果 16S rRNA测序表明,菌株CQ16Z1与福菜乳杆菌模式菌株(Lactobacillus futsaii JCM 17355 T)最相似,相似性为99.87％;两菌株间的DNA-DNA杂交率高达91.9％;菌株CQ16Z1和模式菌株对49种碳源的利用仅有3个不同.菌株CQ16Z1可在pH 4.5的环境下生存,可耐受牛磺石胆酸钠、胆酸钠、禽胆盐、脱氧胆酸钠和牛磺鹅脱氧胆酸钠.菌株CQ16Z1对HT-29细胞的黏附率可达85.7％,高于大肠杆菌E57的黏附率.结论 菌株CQ16Z1归属于福菜乳杆菌,且表现出耐酸、耐胆盐和肠道定植的益生特性.

目的 研究金黄色葡萄球菌在低剪切力模拟微重力系统(low-shear modeled microgravity,LSMMG)条件下连续培养14 d的表型变化及基因表达改变.方法 利用旋转细胞培养系统模拟微重力环境对金黄色葡萄球菌连续传代培养14 d,对菌株进行增殖速率、耐酸性和生物膜形成的测定,评估金黄色葡萄球菌的表型变化.利用转录组测序检测模拟微重力条件下差异表达的基因,与表型作比对.结果 模拟微重力导致金黄色葡萄球菌增殖速率降低,耐酸性增强,生物膜形成能力增强,耐碱性下调;共有172个显著差异表达基因(P＜0.05),其中20个上调,152个下调.36个营养代谢相关差异表达基因中32个表达下降,1个与耐碱相关基因表达下调.结论 模拟微重力引起金黄色葡萄球菌表型及相应的基因表达变化,其中生物膜形成能力的增强可能对航天飞行造成潜在威胁.

幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)是一种螺旋状革兰阴性耐酸细菌,主要定植于胃型上皮如胃黏膜、十二指肠黏膜或食管的胃型上皮化生区等.于1994年被世界卫生组织研究机构(IARC)列为Ⅰ类致癌原,是世界范围内最常见的慢性感染之一,在欧美国家约有三分之一的人口感染Hp,而在发展中国家这一比例通常高于50％[1].最初研究人员发现Hp与慢性活动性胃炎,胃/十二指肠溃疡,肠上皮化生、胃增生性息肉和胃十二指肠的黏膜相关性淋巴样组织(MALT)淋巴瘤的发生和胃腺癌等消化道疾病密切相关.从20世纪90年代开始,越来越多的研究发现Hp感染后的结果不仅仅局限于消化系统,还与心血管,内分泌,呼吸系统,免疫和中枢神经系统疾病相关[2].