AI-2/LuxS群体感应对仔猪肠道乳酸杆菌生物被膜调控作用及机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31672430
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1705.动物营养学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Biofilm in the intestinal tract of piglets is an important part of mucosal barrier and is regulated by quorum sensing (QS) which is involved in the regulation of multicellular behavior through communication via small molecules. However, the mechnisms of QS to reglate the biofilm formation in the intestinal tract were still poorly elucidated. As the most studied and used probotics, the lactobacillus was identified to have the AI-2/Luxs quorum sensing system, but the role of AI-2/Luxs in modulating the biofilm formation is also waiting for clarify in the intestinal tract. Based on the previous study on the lactobacillus isolated from the intestinal tract of piglets, the types and structures of signal molecules from the lactobacillus will be analyzed by biosensors combining with HPLC-MS and NMR. Secondly, an AI-2-deficient mutant of lactobacillus will be constructed by the transposon delivery system. The difference in adhesion and biofilm between the AI-2-deficient mutant and wild strains will be investigated to obtain the direct evidences of QS involved in the formation of biofilm in the intestinal tract of piglets. The metagenomic and metabolomic consequences of luxS inactivation was revealed to elucidate the functionality of QS through affecting the mucosal biofilm and microbial community in the intestinal of piglet. Finally, the difference in protein expression between the AI-deficient mutant and the wild strain will be analyzed by proteomic techniques to reveal the mechanism to modulate the biofilm formation and metabolome caused by QS. This study is aimed to clarify the role and mechanisms of AI-2/LuxS quorum sensing system in modulating the formation of mocusal biofilm and metabolomic in the intestinal tract. The study will provide theoretical basis for the development of new targeted regulation techniques of bacterial community and biofilm base on the control of the bacteria communication underlying the QS systems. The study will contribute to the healthy of food animal and the innovation of the animal production.
仔猪肠道生物被膜为粘膜屏障主要构成之一,群体感应(QS)为细菌间通过化学信号分子进行信息交流机制而参与生物被膜形成调控,然而,有关肠道生物被膜QS调控机制仍然不明。乳酸杆菌作为主要益生菌拥有AI-2/LuxS群体感应系统,但其对肠道生物被膜调节效应与机制更待探究。因此,本研究采用报告菌株法结合高效液相色谱-质谱和核磁共振技术对乳酸杆菌QS信号分子进行检测及结构分析;构建luxS基因缺失株,分析AI-2信号与乳酸杆菌定植仔猪肠道和形成生物被膜的相关性;采用宏基因组和代谢组学分析luxS缺失对菌株调节肠道菌群和代谢功能的影响及机制;运用蛋白质组学分析野生株和缺失株差异表达蛋白及与菌株肠道功能作用的关联机制。旨在阐明AI-2/LuxS群体感应调控乳酸杆菌肠道生物被膜形成与代谢效应的作用及机制,将为通过控制QS靶向调控肠道菌群与生物被膜提供理论基础,对创新动物健康调控技术具有重要启示意义。

结项摘要

仔猪培育是发展养猪生产的基础,培育品质优良的仔猪是提高猪肉品质的重要前提条件。仔猪由于消化器官不发达、肠道微生物区系不稳定和消化机能不完善等生理特点,导致肠道疾病和腹泻等问题。动物肠道是一个具有生物多样性的微环境,乳酸杆菌可通过竞争性粘附而形成生物膜等增强肠道屏障功能。仔猪肠道生物被膜为粘膜屏障主要构成之一,群体感应(QS)为细菌间通过化学信号分子进行信息交流机制而参与生物被膜形成调控,然而,有关肠道生物被膜QS调控机制仍然不明。乳酸杆菌作为主要益生菌拥有AI-2/LuxS群体感应系统,但其对肠道生物被膜调节效应与机制更待探究。.本研究建立了群体感应AI-2信号分子定性、定量检测方法;分析了早期断奶与正常哺乳仔猪粪便肠道菌群与AI-2的关联性,解析了乳酸杆菌对仔猪免疫调控作用及信号机制;构建了乳酸杆菌luxS基因缺失株,解明了AI-2信号分子对乳酸杆菌生长和生物膜形成的影响;阐明了AI-2/LuxS群体感应在调控宿主免疫中的重要作用及机制。研究发现,luxS缺失株中生物膜形成,细胞外多糖分泌和粘附都减弱了,外源加入AI-2信号分子能在一定程度上回补这些缺陷;AI-2/LuxS系统可能会影响生物膜的形成进并调节宿主免疫力;仔猪早期断奶肠道菌群的组成发生了显著的变化,肠道中的菌属Anaerovibrio,Prevotella,Bilophila等与群体感应呈显著相关,进而对仔猪的肠道健康产生了影响。本研究从群体感应信号分子作用角度深层次解析生物膜与微生态调控机制,为靶向控制群体感应的动物肠道健康调控新技术的开发提供新思路,对促进仔猪健康具有重要科学意义和指导作用。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Lactobacillus reuteri ZJ617 maintains intestinal integrity via regulating tight junction, autophagy and apoptosis in mice challenged with lipopolysaccharide.
罗伊氏乳杆菌 ZJ617 通过调节脂多糖攻击小鼠的紧密连接、自噬和凋亡来维持肠道完整性
  • DOI:
    10.18632/oncotarget.20536
  • 发表时间:
    2017-09-29
  • 期刊:
    Oncotarget
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cui Y;Liu L;Dou X;Wang C;Zhang W;Gao K;Liu J;Wang H
  • 通讯作者:
    Wang H
Lactobacillus rhamnosus GG components, SLP, gDNA and CpG, exert protective effects on mouse macrophages upon lipopolysaccharide challenge
鼠李糖乳杆菌 GG 成分 SLP、gDNA 和 CpG 对脂多糖攻击后的小鼠巨噬细胞发挥保护作用
  • DOI:
    10.1111/lam.13255
  • 发表时间:
    2019-12-18
  • 期刊:
    LETTERS IN APPLIED MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Qi, S. R.;Cui, Y. J.;Wang, H. F.
  • 通讯作者:
    Wang, H. F.
Effects of Dietary Supplementation with Combination of Tributyrin and Essential Oil on Gut Health and Microbiota of Weaned Piglets
三丁酸甘油酯和精油组合的日粮补充对断奶仔猪肠道健康和微生物群的影响
  • DOI:
    10.3390/ani10020180
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Animals
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wenxin Zhang;Yu Zhang;Xiaowei Zhang;Zhaoxi Deng;Jianxin Liu;Maolong He;Haifeng Wang
  • 通讯作者:
    Haifeng Wang
微囊化包被技术在饲用益生菌上应用的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国畜牧杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐仁龙;王翀;汪海峰
  • 通讯作者:
    汪海峰
Lactobacillus rhamnosus GG Attenuates Lipopolysaccharide-Induced Inflammation and Barrier Dysfunction by Regulating MAPK/NF-κB Signaling and Modulating Metabolome in the Piglet Intestine
鼠李糖乳杆菌 GG 通过调节 MAPK/NF-κB 信号传导和调节仔猪肠道代谢组来减轻脂多糖诱导的炎症和屏障功能障碍
  • DOI:
    10.1093/jn/nxaa009
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF NUTRITION
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Mao, Jiangdi;Qi, Siri;Wang, Haifeng
  • 通讯作者:
    Wang, Haifeng

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其他文献

乳酸菌益生特性及其在畜禽养殖中的应用
  • DOI:
    10.19556/j.0258-7033.2019-07-049
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国畜牧杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戴甜;章文明;王翀;崔艳军;杨彩梅;汪海峰
  • 通讯作者:
    汪海峰
一株肠源枯草芽孢杆菌的生长、抗逆和产酶特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国畜牧杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪海峰;王井亮;王翀;周明
  • 通讯作者:
    周明
益生菌调节肠道上皮屏障功能及作用机制
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    动物营养学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高侃;汪海峰;章文明;刘建新
  • 通讯作者:
    刘建新
中国东海区大陆岸线变迁及其开发利用强度分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    自然资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李加林;田鹏;邵姝遥;汪海峰;王丽佳;叶梦姚;赵梦琪;张珂琴;蔡凯特;阮莹超;沈杏雯
  • 通讯作者:
    沈杏雯
长江三角洲核心区绿地系统时空演变特征及生态服务价值评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高扬;李加林;刘瑞清;王中义;汪海峰;刘永强
  • 通讯作者:
    刘永强

其他文献

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汪海峰的其他基金

断奶仔猪肠道GZMB诱导线粒体损伤和细胞凋亡的信号机制
  • 批准号:
    32372891
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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

        graph TD
          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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