《巴氏醋桿菌131-X539高耐酸機理與群體感應的研究》是依託浙江工商大學，由梁新樂擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：巴氏醋桿菌131-X539高耐酸機理與群體感應的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁新樂
- 依託單位：浙江工商大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
醋酸菌的耐酸性是制約酸性條件下發酵過程的關鍵因子。採用膜片鉗、細胞群體感應、流式細胞分析、蛋白組學等新技術和方法，對高耐酸（126g/L）巴氏醋桿菌131-X539單細胞膜膜電流/電壓，內膜/外膜醋酸根通道差異、H+傳遞與能量代謝、膜流動性與通透性、膜內外pH回響、差異蛋白，以及多細胞群體感應（Quorum sensing, QS）解析、群體感應基因(aceRI)克隆表達與功能、QS激活與淬滅分子信號高能量篩選等進行重點研究，同時結合第二信使分子及高醋酸下細胞細胞凋亡研究和耐酸性標誌基因乙醇脫氫酶基因進化計算，闡明巴氏醋桿菌131-X539耐酸性細胞膜分子機制及群體感應規律，為醋酸菌及其細胞膜在工業發酵、生物轉化與生物電池等方面的研究提供理論指導，為醋酸菌及其它食用產酸細菌（如乳酸菌、丙酸菌）的工業育種提供新策略。
結題摘要
巴氏醋桿菌產酸一般在5-7%（w/v）。目前食品工業等多行業對於高酸度食醋需求急增，我們在浙江傳統玫瑰醋中分離篩選到一株高產酸巴氏醋桿菌131-X539(產酸可達12%),以此為對象主要從蛋白組學、細胞膜脂、基因組學等方面對其耐酸性開展工作。（1）蛋白組學研究鑑定了與耐酸性關聯的關鍵蛋白或重要生物過程：胺基酸代謝的脫氨作用對於胞內pH穩定功能；在高酸度下生物過程顯著不同，尤其是氧化還原、蛋白合成、脂肪酸合成等過程。這完全不同於往低酸度短時間酸刺激研究中所發現的酸適應機制。（2）細胞膜脂變化是耐酸性的一個重要方面。膜上H+-ATPase的活力隨著生長環境中酸度的上升而增強，有利於胞內質子的外排量。酸脅迫下質膜大部分脂肪酸的相對含量均發生了變化，總不飽和脂肪酸（TUFA）、碳原子數大於17的脂肪酸所占比例隨酸度的增加而顯著增加。環丙烷脂肪酸隨酸度上升表現出先增後降規律；細胞膜流動性總體上增強，初步關聯了不同醋酸條件下細胞形態、膜流動性的變化規律。對環丙烷脂肪酸合成酶基因進行克隆與敲除，研究其對細菌耐酸性的關係。首次採用脂質組學方法詳細表征了酸適應過程脂質變化，新發現了一些獨特的脂質，相關數據正在整理中。（3）巴氏醋桿菌作為一個整體如何回響外部酸壓力？比較基因組學揭示巴氏醋桿菌種群在基因進化過程丟失了群體感應AI-1信號分子高絲氨酸內酯類AHLs合成基因以及AI-2合成基因，其不含有革蘭氏陰性細菌常用QS系統；但其可產生Ala-Pro等環肽類，此類環肽是否有QS效應未證實。c-di-GMP的合成酶結構域比較表明巴氏醋桿菌種群中也不存在此信號分子合成能力。推測巴氏醋桿菌與葡糖醋桿菌具有完全不同的群體感應信號。比較醋酸菌的雙組份系統、CRISP-Cas，及毒素與抗毒素，表明其與巴氏醋桿菌耐酸性及生態進化存在重要關聯，為後續研究提供了方向和基礎。（4）巴氏醋桿菌的低生物量是工業產酸強度低的主要原因。本研究首次發現了巴氏醋桿菌以形成持留來對抗酸壓力，酸壓力下種群形成異質群體。（5）PQQ-ADH是醋酸發酵的直接關鍵酶。PQQ及ADH的合成基因進行了比較研究，結果表明醋桿菌中存在較大差異。但其結構與耐酸性之間還發現顯著關聯性。巴氏醋桿菌耐酸性是多方面共同適應的結果，本研究首次闡述了幾種新種耐酸機制，為巴氏醋桿菌工業菌種改良及最佳化培養條件提高產酸強度提供了有力的理論指導。
