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乳酸链球菌肽(nisin)是一类由乳酸乳球菌分泌的经过高度翻译后修饰的多肽类细菌素,能够抑制大多数革兰氏阳性菌的生长,被广泛应用在食品、医药等领域。近年来,进行了许多关于nisin的生物合成和免疫耐受机制的研究,研究证明nisin的生物合成及免疫耐受机制是一个复杂的网络机制,除nisin生物合成基因簇的基因外,还有其他许多基因也参与了nisin的生物合成及免疫耐受的调控。
Lactococcus lactis N8是一株nisinZ的高生产菌株,常被用于nisinZ的工业生产。实验室的前期工作中,利用人工Mu转座的方法,筛选到一株nisin免疫性耐受性及生物合成增强的突变株L58,其突变基因为非血红素铁转运复合物相关酶基因feuD。本文从突变株L58出发,首先对其生长情况及抑菌活性做了检测,进一步证实了feuD引起了L58的nisin生物合成增加,feuD的遗传互补实验也证实了feuD对nisin生物合成的重要性。然后通过流式细胞术对L58的相对膜电位进行了测定,对feuD引起的nisin生物合成及免疫耐受性增强的机制做了更深入的分析,证实了feuD的突变是通过改变细胞膜电位,最终使L58的nisin免疫耐受性和抑菌活性的增强。
利用nisin的翻译后修饰系统对功能性多肽进行稳定性修饰是目前的研究热点之一。本文在研究利用N8对前列腺癌相关小肽PSA进行修饰的过程中,发现在转入某些外源质粒后,N8本身的nisin生物合成消失。文中通过琼脂扩散法抑菌检测、SDS-PAGE、RT-PCR以及实时定量PCR等实验,进一步证实了在转入相关质粒后,N8的nisin及其基因簇相关基因的转录被抑制。在后续实验中,通过构建不同结构的质粒并对其转入N8后N8的nisin产生情况进行了检测,进而对导致N8的nisin的生物合成消失的机制做了进一步分析,证实了nisin的诱导启动子PnisZ在其中发挥不可或缺的作用。同时,提出关于引起N8的nisin生物合成消失的假设,认为是nisin生物合成酶系统的竞争性抑制。
通过对nisin生物合成相关基因以及其他引起nisin生物合成变化机制的研究,可以进一步阐述nisin生物合成的调控机制,并为构建nisin高生产菌株提供理论基础。