卷曲乳杆菌S层蛋白裂解腐生葡萄球菌细胞壁的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31601530
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2007.食品贮藏与保鲜
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31
  • 项目参与者:
    诸永志; 李鹏鹏; 刘梅; 王筱梦; 吕佳良;
  • 关键词:

项目摘要

Surface layers (S-layers) are monomolecular crystalline arrays composed of protein or glycoprotein subunits present as the outermost component of cell wall in bacteria. The studies of Lactobacillus S-layer protein have been mainly focused on its adhesion and immune regulatory function. Our previous research showed that S-layer protein (SlpB) of Lactobacillus crispatus exhibited a novel function of lysing cell wall. SlpB could significantly inhibit the growth of common spoilage bacteria in meat such as Staphylococcus saprophyticus and Pseudomonas, showing a broad antimicrobial spectrum and stable antibacterial activity. Hence, it could be widely applied in the field of meat preservation. However, the hydrolysis mechanism of SlpB on the bacterial cell wall remains unknown. The current project aims to study the antibacterial activity and investigate the antibacterial mechanism of SlpB using Staphylococcus saprophyticus as the indicator bacteria. To determine the binding site, the binding constants of SlpB with cell wall components will be obtained using single-molecule force spectroscopy combined with blocking test. The peptidoglycan cleavage site will also be determined by analyzing the hydrolysis products of SlpB using HPLC-MS. Furthermore, a set of N- and C-terminally truncated recombinant SlpB proteins will be constructed to investigate the cell wall binding domain and catalytic domain. Subsequently, co-expression of active domains will be employed to verify the enzymatic activity. Based on the study, the project will illustrate the molecular mechanism of cell wall lysis of SlpB on S. saprophyticus, and provide a theoretical basis for the application of novel and natural antibacterial agents.
S层是细菌细胞外由蛋白或糖蛋白亚单位组成的单分子层晶格状结构,目前有关乳杆菌S层蛋白的研究主要集中于黏附和免疫调节功能。申请者前期研究发现,卷曲乳杆菌的S层蛋白(SlpB)具有裂解细胞壁的新功能,可显著抑制腐生葡萄球菌、假单胞菌等肉品中常见腐败菌的生长,其抑菌谱宽,稳定性强,在肉品保鲜领域具有广阔的应用前景。但SlpB如何与细胞相互作用进而裂解细胞壁未见报道。本项目拟以腐生葡萄球菌为指示菌,聚焦SlpB的抗菌活性,采用原子力单分子力谱结合阻断法分析SlpB与细胞壁组分的结合常数,确定其结合位点;采用HPLC-MS分析SlpB水解指示菌肽聚糖的产物,推断活性靶点;进而通过分段截取SlpB的不同片段,确定其细胞壁结合结构域和催化结构域。在此基础上,融合表达SlpB活性结构域,进行功能验证,阐明其裂解腐生葡萄球菌细胞壁的分子机制,为新型天然抗菌剂的应用研究提供理论依据。

结项摘要

本项目首先分析SlpB对腐生葡萄球菌细胞壁的损伤作用,随后利用蛋白互作仪分析SlpB与细胞壁组分的结合常数,确定其结合位点;采用HPLC-MS分析SlpB水解指示菌肽聚糖的产物,推断活性靶点;进而通过分段截取SlpB的不同片段,确定其细胞壁结合结构域和催化结构域。在此基础上,研究SlpB对肉品的保鲜效果。结果表明SlpB能裂解腐生葡萄球菌的细胞壁,协助膜损伤细菌素nisin进入胞内,共同起到杀死细菌的效果。蛋白互作仪分析显示SlpB与肽聚糖有强的结合能力,且结合常数与浓度呈正比说明SlpB的结合位点为肽聚糖。HPLC-MS分析显示SlpB水解肽聚糖产物为四肽的肽链,所以SlpB可能为酰胺酶或内肽酶活性。SlpB C端323-501 AA具有完整的细胞壁结合能力,说明该段为SlpB细胞壁结合结构域。SlpB N端1-359 AA具有肽聚糖水解活性,说明该段为SlpB的催化结构域。将SlpB与nisin应用于冷鲜鸡肉品保鲜,SlpB能显著增强nisin的保鲜效果,在nisin的基础上,将冷鲜鸡货架期延长3天,本项目通过阐明SlpB裂解腐生葡萄球菌细胞壁的分子机制,为新型天然抗菌剂的应用研究提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Synergistic antibacterial mechanism of the Lactobacillus crispatus surface layer protein and nisin on Staphylococcus saprophyticus.
卷曲乳杆菌表层蛋白与乳酸链球菌素对腐生葡萄球菌的协同抗菌机制
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-00303-8
  • 发表时间:
    2017-03-21
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Sun Z;Li P;Liu F;Bian H;Wang D;Wang X;Zou Y;Sun C;Xu W
  • 通讯作者:
    Xu W
Class III bacteriocin Helveticin-M causes sublethal damage on target cells through impairment of cell wall and membrane
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INDUSTRIAL MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Sun, Zhilan;Wang, Xiaomeng;Wang, Daoying
  • 通讯作者:
    Wang, Daoying
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  • DOI:
    10.1089/fpd.2019.2678
  • 发表时间:
    2019-09-04
  • 期刊:
    FOODBORNE PATHOGENS AND DISEASE
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Su, Mengmeng;Liu, Fang;Miao, Ying
  • 通讯作者:
    Miao, Ying
生物防腐剂的保鲜机理及应用
  • DOI:
    10.13386/j.issn1002-0306.2017.19.056
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    食品工业科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王筱梦;江芸;孙芝兰;刘芳;王道营;张新笑;诸永志;徐为民
  • 通讯作者:
    徐为民

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其他文献

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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    吕佳良;刘芳;孙芝兰;王道营;许晓曦;徐为民
  • 通讯作者:
    徐为民

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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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