乳酸乳球菌有氧呼吸代谢中ATP合成机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31401512
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2006.食品加工与制造
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Lactococcus lactis is one of the mostly widely used strains in fermented dairy products, which can give the product a good texture and flavor, so it has a very high industrial and economic value. During the process of fermented dairy products manufacture, oxygen does a great harm to cells of Lactococcus lactis, it can cause the death of cells, and which directly affect the fermentation process and generation of flavor substance. According to this problem, in this study the ATP anabolic mechanism of Lactococcus lactis cultivating under respiration condition will be investigated based on one acquired Lactococcus lactis strain which can undergo respiration. First of all, the similarity of genes coding respiratory chain of Lactococcus lactis strains which can or can not undergo respiration will be compared by DNA sequencing, and then they will be cultivated under fermentation or respiration condition, subsequently the differential expression of genes related to respiratory chain and ATP anabolic pathway will be investigated by transcriptomics, and the metabolites in the fermentation broths will also by analyzed by metabolomics. And in this way the required condition for Lactococcus lactis to undergo respiration and the ATP anabolic mechanism of Lactococcus lactis under respiration condition will be illustrated, incidentally the regulation of aerobic respiration metabolism of Lactococcus lactis will be achieved, so that the damage of oxygen to lactic acid bacteria cells can be diminished, which resulting in spectacular improvements in growth rate, biomass and survival rate of Lactococcus lactis strain. Consequently, this work provides a theoretical basis and foundation for the prospect of industrialization application of Lactococcus lactis aerobic respiration metabolic regulation.
乳酸乳球菌是发酵乳制品中的重要菌株,它能赋予产品良好的质地和风味,具有极高的工业和经济价值。在发酵乳制品生产中,氧气会导致乳酸乳球菌细胞损伤甚至死亡,直接影响发酵过程和风味物质的产生。针对这一问题,本研究利用前期获得的能进行有氧呼吸代谢的乳酸乳球菌菌株,研究其有氧呼吸代谢中ATP的合成机制。首先利用DNA测序技术比较能和不能进行有氧呼吸乳酸乳球菌呼吸链相关基因的相似性,随后将它们分别在发酵和有氧呼吸条件下进行培养,然后采用转录组学技术比较呼吸链和ATP合成通路相关基因的差异表达,并利用代谢组学方法分析发酵液中代谢产物的变化,确定乳酸乳球菌能够进行有氧呼吸代谢的条件和ATP的合成机制,以期实现对乳酸乳球菌有氧呼吸代谢的调控,消除氧气对乳酸菌造成的损伤,提高乳酸乳球菌的发酵速率、生物量和存活率,为乳酸乳球菌有氧呼吸代谢调控的工业化应用前景提供理论依据和前期基础。

结项摘要

乳酸乳球菌是发酵乳制品中的重要菌株,它能赋予产品良好的质地和风味,具有极高的工业和经济价值。在发酵乳制品生产中,氧气会导致乳酸乳球菌细胞损伤甚至死亡,直接影响发酵过程和风味物质的产生。针对这一问题,本研究利用前期获得的能进行有氧呼吸代谢的乳酸乳球菌菌株,研究了其有氧呼吸代谢中ATP的合成机制。首先通过DNA测序、细胞色素氧化酶活性检测、转录组测序及荧光定量PCR验证确定乳酸乳球菌不能进行有氧呼吸代谢的原因并不是由于有氧呼吸链编码基因的缺陷造成的,而是由于编码血红素摄取相关基因的表达量是否上调,乳酸乳球菌有氧呼吸链相关编码基因是组成型表达,与其是否正在进行有氧呼吸代谢无关。随后利用转录组测序和生物信息学分析对KLDS4.0325在发酵和有氧呼吸代谢条件下的基因表达差异情况进行研究,并结合代谢组学关联分析研究其有氧呼吸代谢条件下糖代谢的主要途径,发现菌株进行有氧呼吸代谢时通过增加丙酮酸代谢通路和丁酸代谢通路中gap、pdh、eutD、ackA、alsS和budA基因的表达量,降低ldh基因的表达量来改变葡萄糖的代谢途径,使主要的代谢终产物由乳酸变成乳酸、乙酸和乙偶姻,从而获得更高的生物量和极强的长期存活率。随后进行的有氧呼吸代谢调控研究表明,通过优化乳酸菌的有氧呼吸代谢培养条件可以有效解决氧气对菌体细胞造成的损伤,大大提高了发酵剂用乳酸乳球菌的生长速率、存活率以及活菌数,从而为乳酸菌有氧呼吸代谢调控的工业化应用提供理论依据和技术支持,对促进我国发酵乳制品工业的发展具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
有氧呼吸对乳酸乳球菌代谢途径的影响及其潜在应用展望
  • DOI:
    10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.064
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品工业科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李柏良;刘飞;于上富;杜金城;靳妲;蒙月月;李娜;闫芬芬;霍贵成
  • 通讯作者:
    霍贵成
In Vitro and In Vivo Evaluation of Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus KLDS1.0207 for the Alleviative Effect on Lead Toxicity
德氏乳杆菌保加利亚亚种KLDS1.0207缓解铅毒性作用的体外和体内评价
  • DOI:
    10.3390/nu9080845
  • 发表时间:
    2017-08-08
  • 期刊:
    Nutrients
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Li B;Jin D;Yu S;Etareri Evivie S;Muhammad Z;Huo G;Liu F
  • 通讯作者:
    Liu F
Complete genome sequence of Enterococcus faecalis LD33, a bacteriocin-producing strain
产细菌素菌株粪肠球菌 LD33 的完整基因组序列
  • DOI:
    10.1016/j.jbiotec.2016.04.030
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Biotechnology
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Jiao Yuehua;Zhang Lanwei;Liu Fei;Yi Huaxi;Han Xue
  • 通讯作者:
    Han Xue
有氧呼吸条件下粪肠球菌LD33高密度增殖的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国乳品工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    焦月华;张兰威;刘飞;张爽
  • 通讯作者:
    张爽
L.lactis KLDS4.0325产细菌素发酵培养基的响应面优化
  • DOI:
    10.13386/j.issn1002-0306.2016.07.019
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品工业科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王娜娜;李婉;于上富;刘飞;霍贵成
  • 通讯作者:
    霍贵成

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  • 作者:
    黎明;范国强;张变莉;翟晓巧;刘飞
  • 通讯作者:
    刘飞

其他文献

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刘飞的其他基金

乳酸乳球菌有氧呼吸代谢调节肠道菌群拮抗食源性致病菌感染机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
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    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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