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我院 “发酵食品过程学”团队:食窦魏斯氏菌的HigBA毒素-抗毒素系统参与对胆盐胁迫的响应

作者:发布:2022-06-22点击量:130
近日,西华大学365体育亚洲官方入口_NO.1发酵食品过程学团队以向文良教授为通讯作者,蔡婷博士为第一作者在Journal of the Science of Food and Agriculture(二区Top期刊,IF3.639)上发表题为“HigBA toxin–antitoxin system of Weissella cibaria is involved in response to the bile salt stress”的研究论文。

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能够耐受胃肠道不利环境是筛选益生菌的重要指标之一。Weissella cibaria广泛存在于各类自然发酵食品中,它是自然发酵泡菜前期的异型乳酸发酵优势菌,且能赋予泡菜更好的风味。同时,还具有抗氧化、免疫调节和产生胞外多糖等益生特性。已有研究报道W. cibaria能够耐受胃肠道的低酸和高胆盐环境。毒素-抗毒素系统(Toxin-antitoxin systems, TAs)是细菌基因组中普遍存在的适应遗传元件,近年来有报道称细菌的TAs在应对各种环境胁迫中发挥了重要作用。但到目前为止,关于益生菌TAs对胃肠道特别是低酸高胆盐环境的响应研究还鲜有报道。
研究结果表明:Weissella cibaria 018可以在 pH 3.0 - 5.0  0.5 - 3.0 gL-1胆汁盐中存活(Fig. 1),其HigBA TAs参与响应胆盐胁迫,但对酸胁迫无响应。Weissella cibaria 018的毒素蛋白 HigB 及其同源抗毒素蛋白 HigA Lactobacillus plantarum的相似性分别达到85.1%  100%(Fig. 3),它们在W. cibaria 018中形成了稳定的四聚体HigB-(HigA)2-HigB 结构(Fig. 4)。当细菌暴露于3.0 g L-1胆盐条件下,W. cibaria018中的HigBA 系统被激活,highig的转录分别上调 19.29  30.91  (Fig. 2)。同时,W. cibaria 018聚集成团形成持留细胞以逃避胆盐压力,从而达到更高的存活率(Fig. 5 Fig. 6)。该结果为研究益生菌耐受胆盐的作用机制提供了一个新的视角。

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Figure 1. The survival rate of W. cibaria 018 under pH (A) and bile salt (B) stress.


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Figure 2. The operon structure of HigBA and their relative quantification in W. cibaria 018. A: Relative quantification of higA and higB under pH 2.0 - 6.0; B: Relative quantification of higA and higB under 0.5 - 3.0 g L-1bile salt. C: The operon structure of HigBA of W. cibaria 018. Values represent the means of triplicate measurements.


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Figure 3. Homologous alignment of HigB (A) and HigA (B) amino acid sequences, α: α-helix; η: η-helix; β: β-sheet; T: turn.


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Figure 4. Molecular model of HigBA TA system in W. cibaria 018. A:The homodimers of HigA-HigA; B: The tetramer of HigB-(HigA)2-HigB.


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Figure 5. The effect of HigBA on growth and cell morphology of recombinant E. coli BL21.


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Figure 6. The effect of HigB on cell morphology of W. cibaria 018 and the tolerance of E. coli/pET28a-higB to the acid and bile salt.



原文下载

HigBA toxin–antitoxin systemofWeissella cibariais involved in responseto the bile salt stress



作者简介

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向文良,理学博士,教授,博士生导师,四川省学术与技术带头人后备人选、科技部项目评审专家、国家自然科学基金委评审专家、四川省微生物学会常务理事、四川省泡菜协会常务理事、西华大学古法发酵(酿造)技术研究所所长。完成国家自然科学基金面上项目、教育部国际合作项目、四川省重大科技专项、四川省科技支撑计划、四川省应用基础等国家及省部级各类纵向项目30余项,获中国轻工业联合会、四川省科技进步奖和成都市科技进步奖5项,发表学术论文100余篇,授权发明专利6项、出版教材3部、专著1部。

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蔡婷,理学博士,202012月至今任西华大学食品生物工程学院生物工程系专业教师,主要从事发酵蔬菜中功能益生菌的筛选、鉴定及代谢调控等方面的科研工作。参与国家面上项目1项,省部级项目多项。先后发表学术论文共计13篇,其中SCI论文5篇,发明国家专利3项。


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