片球菌素PA-1与乳酸协同损伤酸耐受嗜水气单胞菌内外膜的机理

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基本信息

  • 批准号：
    31702360
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    王洋
  • 依托单位：
    天津农学院
  • 学科分类：
    C1905.水产动物营养与饲料学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

G- pathogenic bacteria are responsible for most of the aquaculture diseases. Aquaculture probiotic Lactic Acid Bacteria produce antibacterial substances such as lactic acid and bacteriocins, those may work synergistically against gram negative (G-) pathogens, by an unknown process and mechanism. The present research aims to elucidate the synergistic functioning of bacteriocins and lactic acid on G- bacteria inhibition, specific for class IIa bacteriocin pediocin PA-1 and G- aquaculture pathogen Aeromonas hydrophila, which will be induced to be weak acid tolerant (named as WATAh for shot). First prove the synergistic inhibitory/bactericidal effect of PA-1 and lactic acid and their dose-effect relationships; Then illuminate outer membrane damages caused by weak concentrations of lactic acid, specific as changes of structure, composition, surface charge, permeability and bacteriocin penetration; Further focus on inner membrane damaging mechanism by pediocin PA-1 in the assistance of lactic acid, and lock the location and target molecules of PA-1 in WATAh cells. The results will complete the synergistic inhibition mechanism of bacteriocin and lactic acid, and provide a foundation for the application of bacteriocin producing Lactic Acid Bacteria in aquaculture, especially as a substitute for antibiotics.
革兰氏阴性（G-）致病菌是水产养殖的主要病原。水产益生乳酸菌的抗菌产物乳酸和细菌素有协同抑制水产G-致病菌的潜能，但其机理不明。本研究以乳酸菌IIa类细菌素的典型代表片球菌素PA-1，结合亚抑制/致死浓度乳酸，处理重要的G-水产病原菌嗜水气单胞菌（菌株经驯化为低酸耐受菌株，简称WATAh菌），旨在揭示细菌素和乳酸对G-菌的协同抑制机理。首先明确片球菌素PA-1和乳酸对WATAh菌的协同抑杀作用及量效关系；进一步深入解析乳酸对WATAh菌外膜结构、成分、表面电荷、通透性及细菌素穿透力的影响；重点探讨乳酸协助下片球菌素PA-1对WATAh菌内膜的损伤效应，确定片球菌素PA-1在WATAh菌上的作用位点及靶分子。研究结果将完善细菌素与乳酸协同抑杀G-菌的机理，并为产细菌素乳酸菌作为抗生素替代品应用于水产养殖提供理论依据。

结项摘要

片球菌素PA-1是一种安全性较高的食品级抗菌肽，但其本身对革兰氏阴性菌作用有限。通过本项目研究，明确了片球菌素PA-1和乳酸可协同抑制水产革兰氏阴性病原菌-嗜水气单胞菌，并阐明了其作用机理。量效关系研究发现30-50 μM PA-1与3.5 mM L-乳酸可完全抑制嗜水气单孢菌的生长，处理12 h可造成60%以上的死亡率。片球菌素PA-1和乳酸可协同损伤嗜水气单胞菌的细胞壁（外膜）和细胞膜（内膜）。乳酸可使嗜水气单胞菌外膜脂多糖释放，造成细胞壁损伤，进而允许PA-1接触并作用于菌体细胞质膜，造成细胞膜渗漏，膜电动势和pH动势消散，细胞内膜以及其他内部结构损坏。SEM和TEM研究表明，乳酸和PA-1诱导菌体产生囊泡，内外膜破裂，出现细胞质渗漏甚至细胞裂解。PA-1可与嗜水气单胞菌细胞膜膜脂、膜蛋白、胞质蛋白结合，暂未发现特异性受体。片球菌素PA-1和乳酸协同处理，可抑制嗜水气单胞菌内稳态维持系统以及药物外排系统的表达，同时引起抵抗性响应。项目成果的延伸和应用研究证明I类细菌素nisin，抗菌肽epinecidin-1与乳酸协同对水产革兰氏阴性病原菌有强烈抑制作用，在水产养殖和水产品保鲜应用中有良好效果。本项目的研究结果完善了细菌素与乳酸协同抑杀G-菌的理论基础，并为抗菌肽及其产生菌作为抗生素或防腐剂替代品应用于水产养殖和水产品保鲜提供了依据。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Synergistic inhibition mechanism of pediocin PA-1 and L-lactic acid against Aeromonas hydrophila
片球素PA-1与L-乳酸对嗜水气单胞菌的协同抑制机制
  • DOI：
    10.1016/j.bbamem.2020.183346
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Wang Yang;Wang Jingru;Bai Dongqing;Wei Yunlu;Sun Jingfeng;Luo Yunlong;Zhao Jing;Liu Ying;Wang Qingkui
  • 通讯作者：
    Wang Qingkui
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2021-01
  • 期刊：
    Aquaculture
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Yang Wang;Wang Qingkui;Kezhi Xing;Pu Jiang;Jingru Wang
  • 通讯作者：
    Jingru Wang
乳酸链球菌素与L-乳酸对嗜水气单胞菌的协同抑杀作用
  • DOI：
    10.13386/j.issn1002-0306.2020.16.014
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    食品工业科技
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王洋;王竞儒;白东清;淡清华;于波;余政豪;罗云龙
  • 通讯作者：
    罗云龙
Impact of DNA extraction methods on the observed microbial communities from the intestinal flora of the penaeid shrimp Litopenaeus vannamei
DNA提取方法对凡纳滨对虾肠道菌群微生物群落的影响
  • DOI：
    10.1093/femsle/fnz099
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    FEMS Microbiology Letters
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Jiang Boyun;Sun Jingfeng;Lv Aijun;Hu Xiucai;Shi Hongyue;Sung YeongYik;Wang Qingkui;Wang Yang
  • 通讯作者：
    Wang Yang
乳酸链球菌素与乳酸对维氏气单胞菌的协同抑制和损伤作用
  • DOI：
    10.16535/j.cnki.dlhyxb.2019-301
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    大连海洋大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王洋;王竞儒;罗云龙;白东清;季延滨;余政豪;淡清华;于波
  • 通讯作者：
    于波

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  • 作者：
    王洋;汪其堃;汪超;汪永清;杨柯;常启兵
  • 通讯作者：
    常启兵

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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