蜂房哈夫尼菌群体感应luxI/luxR基因致腐调控机制研究

The dominant spoilage bacteria Hafnia alvei from seafood has the secretion ability of quorum signaling molecules N-acylhomoserine lactones (AHLs). This process is regulated by signaling molecules synthetase (LuxI) and transcription activating protein (LuxR) in quorum sensing (QS). Spoilage-related proteases are key factors regulated by QS in spoilage. However, how do luxI/luxR genes regulate AHLs secretion? How do luxI/luxR genes and AHLs regulate the spoilage-related proteases? These problems need to be further studied. This project is to construct the luxI/luxR genes mutant strains by gene knock-out technology. The correlation between luxI/luxR gene expression and secretion of AHLs is determined by metabonomics technology. The key spoilage-related proteases are identified from differential proteins by the full spectrum of protein analysis in wide and mutant strains. The relationship among luxI/luxR genes, AHLs secretion and spoilage-related proteases is determined by using attenuation technology of QS. Consequently, the study will elucidate the regulatory mechanism involved in spoilage induced by luxI/luxR genes through quorum sensing in Hafnia alvei.

海产来源优势腐败菌蜂房哈夫尼菌（Hafnia alvei）具有分泌群体感应信号分子酰基高丝氨酸内酯（N-acylhomoserine lactone，AHLs）的能力，这一过程通过群体感应信号分子合成酶（LuxI）和转录激活蛋白（LuxR）基因调控，而致腐蛋白酶作为腐败关键因子受群体感应系统的调控。然而，蜂房哈夫尼菌luxI/luxR基因如何调节AHLs分泌？luxI/luxR基因和AHLs如何介导致腐蛋白酶产生？上述问题亟待深入研究。本项目拟通过基因敲除技术构建luxI/luxR基因突变体系，利用代谢组学技术明确luxI/luxR基因的表达与AHLs分泌的相关性，通过蛋白质全谱分析野生株与突变株的差异蛋白，确定关键致腐蛋白酶。利用群体感应猝灭技术，明确luxI/luxR基因和AHLs分泌与致腐蛋白酶的关系。从而，揭示蜂房哈夫尼菌群体感应luxI/luxR基因致腐调控机制。

随着人们对食品安全的关注度越来越高，海产安全问题也受到高度重视。海产品营养丰富，加工贮藏条件的改变可引起优势腐败菌的增殖，极易导致产品腐败产生不安全问题。海产来源的优势腐败菌蜂房哈夫尼菌（Hafnia alvei）具有分泌群体感应信号分子酰基高丝氨酸内酯（AHLs）的能力，这一过程通过群体感应信号分子合成酶（LuxI）和转录激活蛋白（LuxR）基因调控，而致腐蛋白酶作为腐败关键因子受群体感应系统的调控。因此，对海产品优势腐败菌的致腐机理进行深入研究，对保障加工海产品的食品安全及提高产品货架期具有重要意义。.本研究主要通过基因敲除技术，构建致腐微生物蜂房哈夫尼菌（H.alvei ）luxI/R基因突变体系，利用代谢组学技术明确luxI/R基因的表达与AHLs分泌的相关性，通过蛋白质全谱分析野生株与突变株的差异蛋白，确定关键致腐蛋白酶。利用群体感应猝灭技术，明确luxI/R基因和AHLs分泌与致腐蛋白酶的关系。揭示蜂房哈夫尼菌群体感应luxI/R基因致腐调控机制。.项目开展了蜂房哈夫尼菌基因组测序，完成了蜂房哈夫尼菌基因组圈图及luxI/R基因结构图谱绘制，采用基因敲除技术构建了luxI/R基因调控模型，构建包括缺失株（∆luxI 、∆luxR、∆luxIR）和回补株(Com-I、Com-R和Com-RI)的突变体系，在该体系下通过RT-PCR、液质联用、转录组学、代谢组学等技术，探讨群体感应luxI/R基因对 AHLs 信号分子的调控作用，及群体感应luxI/R基因、AHLs信号分子对致腐蛋白酶因子的调控作用，探讨蜂房哈夫尼菌致腐调控机制，为相关食品防腐技术的建立提供理论依据。.以上研究成果发表SCI/EI收录论文6篇、中文核心期刊论文1篇，申请国家发明专利3项，培养博研究生4名，参与制定国家标准1项，获得市级奖励1项。