Metabolism of lactic acid bacteria under aerobic conditions with glucose repression removed

消除葡萄糖抑制的有氧条件下乳酸菌的代谢

• 批准号: 21J10197
• 负责人: 一瀬 涼
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10197/
• 关键词: 乳酸菌; 流加培養; 好気; グルコース抑制; 呼吸; 高密度培養; 好気的

乳酸菌のグルコース抑制が解除された好気代謝の解明を目的として研究を進めた。本年度はLactococcus lactis MG1363の好気的流加培養時の菌体を用いてRNA-Seq解析を実施した。好気的な流加培養によりそれぞれ実測0.12、0.16、0.26 /h、また好気的な回分培養により最大の比増殖速度が0.80 /hとなった菌体の合計4検体を用いた。酸素を電子受容体としたNAD+再生系であるNADHオキシダーゼ(NOX)を本株は5種類(noxA、noxB、noxC、noxD、noxE)有しているが、具体的にどの酵素によって酸素が消費されていたのか不明であった。しかし、今回の結果から、noxEのTPM(発現量のレベルを示す指標)が全体的に比べてかなり高く、本株の酸素消費に関わる酵素の中で最も寄与を占めていると考えられる。興味深いことに、流加条件でTPMが上昇する傾向にあり、回分で702だったのが流加で最大1865となった。つまり、グルコース抑制が関わっている可能性がある。また、本株には酸素障害防御に関する酵素も多く存在し、これらの酵素も回分よりも流加の方がTPMが高い傾向にあった。特にTPMが高かったのがsodAであり、これはスーパーオキシドジスムターゼで、酸化障害の代表例であるスーパーオキシドアニオンを酸素と過酸化水素へ分解する。TPMは回分で5029だったのが、流加で最大12295にまで上昇していた。つまり、グルコース抑制が解除された状態では酸素の利用効率が上昇するが、それに伴って生じる酸化障害のリスクを酸化防御系の酵素の発現量も上昇させることで相殺していると考えられる。本研究により、乳酸菌の好気代謝には比増殖速度が深く関わっていることが示された。今後は遺伝子破壊株を構築し、これらの遺伝子が好気代謝全体においてどのような役割を担っているのかを明らかにする。

这项研究的目的是阐明有氧代谢，该代谢已从乳酸菌中的葡萄糖抑制中释放出来。今年，在乳酸乳酸菌MG1363的有氧饲料群培养过程中，使用细胞进行RNA-Seq分析。总共使用了四个标本，包括细菌细胞，这些样品是通过有氧饲料批量培养物测量的，最大特异性生长速率分别为0.80/h，有氧批量培养物。该菌株具有五种类型的NADH氧化酶（NOX），一种NAD+再生系统，具有氧气作为电子受体（NOXA，NOXB，NOXC，NOXD和NOXE），但尚不清楚哪种酶专门消耗了氧气。但是，从目前的结果来看，NOXE的TPM（指示表达水平的指标）明显高于整体水平，并且被认为是该菌株中涉及氧气消耗的最大促进酶。有趣的是，TPM倾向于在喂养批处理条件下增加，而喂养为702，最多达到1,865。换句话说，可能涉及葡萄糖抑制。此外，在这种菌株中，有许多与氧气抑制性保护有关的酶，而在喂食摄入时，这些酶往往比泵送时更高。 TPM特别高的苏打水是一种超氧化物歧化酶，它分解了超氧化物阴离子，这是氧化损伤的典型例子，成为氧气和过氧化氢。批量的TPM为5029，但有了饱食，最多上升到12,295。换句话说，当去除葡萄糖抑制时，氧利用的效率会增加，但人们认为，由于增加氧化防御系统中表达的酶的量，氧化损伤的风险被抵消了。这项研究表明，特定的生长速率与乳酸细菌的有氧代谢深深相关。将来，我们将构建破坏基因的菌株，并阐明这些基因在整个有氧代谢中的作用。

项目成果

Highly efficient cultivation of lactic acid bacteria that does not produce lactic acid

高效培养不产生乳酸的乳酸菌

• 发表时间: 2021
• 作者: Masahiro Takeda;Ichinose Ryo
• 通讯作者: Ichinose Ryo