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。

我们进行研究的目的是阐明解除葡萄糖抑制的乳酸菌的有氧代谢。今年，我们使用乳酸乳球菌 MG1363 需氧补料分批培养的细菌细胞进行了 RNA 测序分析。总共使用4个细菌细胞样本，好氧补料分批培养的最大比生长率为0.12、0.16和0.26/h，好氧分批培养的最大比生长率为0.80/h。该菌株有五种类型的NADH氧化酶（NOX）（noxA、noxB、noxC、noxD和noxE），这是一种利用氧作为电子受体的NAD+再生系统，但目前还不清楚哪种酶专门消耗氧？然而，根据目前的结果，noxE的TPM（表示表达水平的指标）显着高于总体值，并且认为它在该菌株中参与耗氧的酶中贡献最大。有趣的是，TPM 在分批补料条件下趋于增加，从分批补料模式下的 702 增加到补料分批模式下的最大值 1865。换句话说，可能涉及葡萄糖抑制。该菌株还含有许多与氧损伤保护相关的酶，并且这些酶的TPM在补料分批中也往往比分批中更高。 SodA 具有特别高的 TPM，是一种超氧化物歧化酶，可将超氧阴离子（氧化损伤的典型例子）分解为氧气和过氧化氢。批次中的 TPM 为 5029，但补料批次中的 TPM 已增加至最大值 12295。换句话说，当葡萄糖抑制被释放时，氧利用效率增加，但氧化损伤的相关风险被认为可以通过氧化防御系统中酶表达水平的增加来抵消。本研究表明，比生长率与乳酸菌的有氧代谢密切相关。将来，我们将构建基因破坏的菌株，并阐明这些基因在整体有氧代谢中发挥的作用。

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: Ichinose Ryo