德氏乳杆菌保加利亚亚种群体感应系统的鉴定和功能分析

乳酸菌的群体效应直接影响到乳品生产所用的发酵剂的浓度。最新研究发现植物乳酸菌中存在一个由双组分信号系统（TCS）和自诱肽（AIP）组成的群体感应系统（QS），对该菌的耐酸能力和生物膜的形成进行调控。德氏乳杆菌保加利亚亚种是最具经济价值的乳酸菌之一，在世界上广泛地应用于酸奶的生产。本研究拟以德氏乳杆菌保加利亚亚种为试材，对其的群体感应系统进行研究，以期明确其调控群体密度的机制，进而为酸奶生产上发酵剂浓度不足的问题提供解决的理论依据。本研究主要开展以下三个方面的研究工作：首先构建信号转导系统HPK1／RR1的突变株，并且研究突变株在耐酸能力、耐氧能力、生物膜的形成等方面的变化；第二研究组氨酸激酶HPK1是否发生磷酸化作用和对应答调节蛋白RR1的磷酸化作用，从而了解该系统是否通过磷酸化作用进行信号传递。第三研究确定该群体感应系统的自诱肽。

乳酸菌的群体效应直接影响到乳品生产所用的发酵剂的浓度。德氏乳杆菌保加利亚亚种是最具经济价值的乳酸菌之一，在世界上广泛地应用于酸奶的生产。本课题组以中国牧区传统发酵乳中分离获得的德氏乳杆菌保加利亚亚种优良菌株CH3为试验材料，探讨了双组分系统HPK1/RR1与耐酸能力的关系，以期明确其调控群体密度的机制，进而为酸奶生产上发酵剂浓度不足的问题提供解决的理论依据。研究发现HPK1/RR1基因突变后，该菌耐酸能力明显下降，并生长速率显著下降，表明该系统为多效系统，参与了该菌的耐酸能力和生长能力的调控。这是迄今为止，国内外关于该菌中双组分系统，参与耐酸能力调控的首次报道。耐酸能力是其能否在自身发酵过程中存活，以及能否顺利通过胃肠道在机体内增殖的关键因素。获得高效、高菌体密度的发酵剂是当前制约乳品发酵剂生产的瓶颈问题之一，而菌株对酸的敏感性是制约其发酵剂菌体密度提高的主要因素。因此深入挖掘和探讨该菌耐酸调控机制，对积极发挥其益生性能，以及提高其发酵剂的菌体密度具有极其重要的理论指导作用，并具有实际应用价值。同时，研究采用酵母双杂交系统初步验证了HPK1和RR1之间存在蛋白互作，即二者存在信号的交流与传递；进而利用蛋白体外磷酸化实验，证实了组氨酸蛋白激酶HPK1可发生自身磷酸化，并且能够将磷酸基团传递给应答调节蛋白RR1，二者之间通过磷酸基团的传递，进行信号的交流。本项目已经发表论文6篇，其中SCI收录2篇。