细胞壁分选酶介导嗜酸乳杆菌的黏附效应研究

As the dominant bacteria in the human gastrointestinal tract, probiotic lactic acid bacteria (LAB) has long been used in milk fermentation products. Meanwhile, via adhesion to the intestinal mucosa, probiotic LAB can influence the intestinal homeostasis of the host. The sortase enzyme (Srt) is responsible for covalently coupling a subset of sortase-dependent proteins (SDPs) to the cell wall in the adhension process. Sortase-mediated adherence have been most extensively studied in the context of pathogens. Knowledge of Srt and the role in the activity of SDPs from LAB remains less advanced. The focus of this study sought to evaluate the enzymatic properties of Srt expression in vitro, and the regulation of Srt on the expression of SDPs through gene knockout along with proteomic approaches in L. acidophilus. Furthermore, the adhension properties among wild strain, ΔSrt mutant, Srt-up and Srt-down are also investigated. The goal of study will shed some light on cell wall sortase-mediated adherence mechanism in Lactobacillus acidophilus.

作为定植人类胃肠道中的一类主导菌种，益生性乳酸菌已被广泛应用于发酵乳制品中。同时，益生性乳酸菌可以通过表面蛋白黏附于小肠黏膜层，维持肠道微环境的稳态。在整个黏附过程中，一类称为分选酶（Srt）的膜结合的转肽酶在催化分选酶相关的表面蛋白（SDPs）在细胞壁上的锚定中发挥着重要作用。针对分选酶Srt介导的黏附效应研究，国内外研究者主要侧重于其在致病菌中的功能特性，而对乳酸菌分选酶Srt的酶学活性及在乳酸菌SDPs功能特性发挥方面的研究报道相对匮乏。本项目通过分选酶Srt体外重组表达，分析其酶学特性；基因敲除结合蛋白组学技术探讨嗜酸乳杆菌分选酶Srt对SDPs蛋白的调控机理；在此基础上进一步分析野生菌株，ΔSrt菌株，分选酶Srt高表达菌株（Srt-up），分选酶Srt低表达菌株（Srt-down）在黏附效应方面的差异，以期阐明分选酶Srt对嗜酸乳杆菌黏附效应的影响机理。

作为定植人类胃肠道中的一类主导菌种，益生性乳酸菌已被广泛应用于发酵乳制品中。同时，益生性乳酸菌可以通过表面蛋白黏附于小肠黏膜层，维持肠道微环境的稳态。本项目研究表明，在嗜酸乳杆菌的黏附过程中，细胞分选酶(Srt)可以通过介导LPxTG结构蛋白的表层黏附途径，从而对乳酸杆菌的黏附起到重要的作用，同时，通过蛋白组学的高通量蛋白检测方法，我们发现这一过程也受到胃肠道不同pH的影响，以弱酸性的环境可强化该过程的效应。进一步我们从蛋白组学方法中获取高表达的LPxTG蛋白，并在体外进行表达纯化与功能炎症，结果发现，该类型蛋白可以提高嗜酸乳杆菌的胃肠耐受及肠道模型黏附活性，当将该蛋白应用于肠道细胞炎症模型时，此类型蛋白可以有效的抑制炎症反应的产生，其机理时通过对MAPK途径中JNK与p38的磷酸化抑制效应来实现的。同时也发现，当此类型Mub蛋白加入时，可以抑制细胞表面受体TLR-4的表达。该研究系统的证明了Srt酶在益生性嗜酸乳杆菌中的黏附介导机制，为筛选高黏附乳酸菌，深入研究分选酶在乳酸菌表层蛋白定位与发挥黏附及益生效应提供了重要的理论依据。