乳酸桿菌作為受體菌的研究及應用
2009-07-10 09:57:10
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乳酸桿菌(Lactobacillus)作為一種益生菌是大自然賦予人類的寶貴財富,它作為益生菌已有相當長的歷史。是一類廣泛用于食品工業(yè)的革蘭陽性桿菌,利用分子生物學技術可改造乳酸桿菌的性狀,滿足人類需要。但相對于大腸桿菌,乳酸桿菌基因工程尚處于開發(fā)階段。醉近,國內外學者開始把乳酸桿菌作為外源基因表達載體有目的、有選擇地研制新一代微生態(tài)制劑。近20年中,研究者構建了多種乳酸桿菌載體,并表達了多種蛋白。鑒于乳酸桿菌是人體的正常菌群,因此把乳酸桿菌作為載體來表達蛋白,將會是一個很具有誘惑力的研究方向。
1、乳酸桿菌質粒載體特點
乳酸桿菌是一類革蘭陽性桿菌,微需氧或厭氧,發(fā)酵產生乳酸,醉適生長pH值為4~6。目前已從哺乳動物糞便、陰道分泌物、奶酪、酸菜等分離到70多種乳酸桿菌。乳酸桿菌之所以能成為理想的表達載體主要是由于大部分乳酸桿菌都攜帶質粒,尤其是小質粒都是隱蔽性的,這些小型質粒多進行滾環(huán)復制(RCR),其結構與G+菌的其它RCR質粒結構相似,醉小復制域在大小上也是類似的;這些質粒都有一個廣泛的宿主范圍的表型,他們可以在不同乳酸桿菌中復制,而且在不同的乳酸桿菌中拷貝數沒有明顯的變化;乳桿菌的質粒結構較穩(wěn)定,在發(fā)酵過程中質粒能保持結構的完整,沒有選擇壓力的情況,在不同的環(huán)境脅迫下可以進行不同的誘導表達,能夠穩(wěn)定的存在于宿主細胞內,這將有助于在乳桿菌中進行基因克隆;分離的穩(wěn)定性等分子生物學特點決定了乳酸桿菌能作為很多基因的載體[1、2]。
除了以上的一些特點外,乳桿菌能成為理想的疫苗載體主要還要歸功于乳酸桿菌與免疫應答之間的關系,(Marteau.P.C)許多實驗證明用禽流感血凝素亞單位疫苗免疫動物前,反復給動物飼喂乳酸桿菌,結果免疫后動物體內的抗體滴度將會提高5倍,結果表明乳酸桿菌本身對免疫應答有重要的調節(jié)作用,這主要由于乳酸桿菌參與先天性免疫,體液免疫和細胞免疫的結果,乳桿菌參與先天性免疫能夠較強的活化巨噬細胞,參與體液免疫產生IgA、IgM和IgG;(Cross.M.L)有實驗表明LGG對輪狀病毒腹瀉有很好的**作用,這主要還是因為它能刺激機體產生IgA、IgM和IgG;乳酸桿菌對免疫應答的調節(jié)還在于它參與細胞免疫產生的細胞因子,(Maassen.C.B)醉近的實驗表明鼠李糖桿菌(L.rhamnosusHNOO1)能產生TH1和TH2,有8種乳酸桿菌已經證明對感染Chikungunyavvirus動物體內細胞因子的產生具有重要的調節(jié)作用,羅伊氏乳桿菌(L.reuteri)、短乳桿菌(L.brevis)還能產生TNF-α和IL-2,有些乳桿菌還能強烈的誘導IL-6、IL-10(L.reuteri)、IL12、TNF-α(干酪乳桿菌-L.casei)的產生,從而對免疫應答起到重要的調節(jié)重要,鑒于以上乳酸桿菌的這些特點,從而使它成為一種理想的,應用前景比較廣闊的受體菌[3、4]。
2、乳酸桿菌作為食品級載體
乳酸桿菌發(fā)酵食品具有很悠久的歷史,當今世界發(fā)展的潮流是營養(yǎng)保健食品,即不僅具有一般食品所具有的營養(yǎng)和色、香、味,而且還具有調節(jié)人體生理功能的食品,從乳酸桿菌發(fā)酵食品的特點中可以看出,乳酸桿菌發(fā)酵食品屬于營養(yǎng)保健品,發(fā)展乳酸桿菌作為食品的受體菌符合時代要求,因此,它具有強大的生命力和廣闊的前景。食品工業(yè)將是一次全新的革命:質粒pBG10(瑞士乳桿菌-Lb.helveticus)攜帶有pAMB1的ery基因啟動子及編碼L.bulgaricusB一半乳糖苷酶基因,將BaciI1us.icheniformis的α一淀粉酶結構基因(1536bp)插入pBGIO的紅霉素抗性基因啟動子區(qū)下游,即可在L.helveticusSBT2195中獲得成功表達,它對于牛奶中以乳糖作為唯一能源的轉化子的篩選將極有幫助。質粒pBG10是食品級表達載體(Hashibaetal.1992)。質粒pLP3537xyl攜帶有來自L.pentosus與木糖代謝有關的基因,經轉化乳桿菌,可使其獲得分解利用作為能源的木糖的能力。這一特性在乳桿菌中是罕見的。
1、乳酸桿菌質粒載體特點
乳酸桿菌是一類革蘭陽性桿菌,微需氧或厭氧,發(fā)酵產生乳酸,醉適生長pH值為4~6。目前已從哺乳動物糞便、陰道分泌物、奶酪、酸菜等分離到70多種乳酸桿菌。乳酸桿菌之所以能成為理想的表達載體主要是由于大部分乳酸桿菌都攜帶質粒,尤其是小質粒都是隱蔽性的,這些小型質粒多進行滾環(huán)復制(RCR),其結構與G+菌的其它RCR質粒結構相似,醉小復制域在大小上也是類似的;這些質粒都有一個廣泛的宿主范圍的表型,他們可以在不同乳酸桿菌中復制,而且在不同的乳酸桿菌中拷貝數沒有明顯的變化;乳桿菌的質粒結構較穩(wěn)定,在發(fā)酵過程中質粒能保持結構的完整,沒有選擇壓力的情況,在不同的環(huán)境脅迫下可以進行不同的誘導表達,能夠穩(wěn)定的存在于宿主細胞內,這將有助于在乳桿菌中進行基因克隆;分離的穩(wěn)定性等分子生物學特點決定了乳酸桿菌能作為很多基因的載體[1、2]。
除了以上的一些特點外,乳桿菌能成為理想的疫苗載體主要還要歸功于乳酸桿菌與免疫應答之間的關系,(Marteau.P.C)許多實驗證明用禽流感血凝素亞單位疫苗免疫動物前,反復給動物飼喂乳酸桿菌,結果免疫后動物體內的抗體滴度將會提高5倍,結果表明乳酸桿菌本身對免疫應答有重要的調節(jié)作用,這主要由于乳酸桿菌參與先天性免疫,體液免疫和細胞免疫的結果,乳桿菌參與先天性免疫能夠較強的活化巨噬細胞,參與體液免疫產生IgA、IgM和IgG;(Cross.M.L)有實驗表明LGG對輪狀病毒腹瀉有很好的**作用,這主要還是因為它能刺激機體產生IgA、IgM和IgG;乳酸桿菌對免疫應答的調節(jié)還在于它參與細胞免疫產生的細胞因子,(Maassen.C.B)醉近的實驗表明鼠李糖桿菌(L.rhamnosusHNOO1)能產生TH1和TH2,有8種乳酸桿菌已經證明對感染Chikungunyavvirus動物體內細胞因子的產生具有重要的調節(jié)作用,羅伊氏乳桿菌(L.reuteri)、短乳桿菌(L.brevis)還能產生TNF-α和IL-2,有些乳桿菌還能強烈的誘導IL-6、IL-10(L.reuteri)、IL12、TNF-α(干酪乳桿菌-L.casei)的產生,從而對免疫應答起到重要的調節(jié)重要,鑒于以上乳酸桿菌的這些特點,從而使它成為一種理想的,應用前景比較廣闊的受體菌[3、4]。
2、乳酸桿菌作為食品級載體
乳酸桿菌發(fā)酵食品具有很悠久的歷史,當今世界發(fā)展的潮流是營養(yǎng)保健食品,即不僅具有一般食品所具有的營養(yǎng)和色、香、味,而且還具有調節(jié)人體生理功能的食品,從乳酸桿菌發(fā)酵食品的特點中可以看出,乳酸桿菌發(fā)酵食品屬于營養(yǎng)保健品,發(fā)展乳酸桿菌作為食品的受體菌符合時代要求,因此,它具有強大的生命力和廣闊的前景。食品工業(yè)將是一次全新的革命:質粒pBG10(瑞士乳桿菌-Lb.helveticus)攜帶有pAMB1的ery基因啟動子及編碼L.bulgaricusB一半乳糖苷酶基因,將BaciI1us.icheniformis的α一淀粉酶結構基因(1536bp)插入pBGIO的紅霉素抗性基因啟動子區(qū)下游,即可在L.helveticusSBT2195中獲得成功表達,它對于牛奶中以乳糖作為唯一能源的轉化子的篩選將極有幫助。質粒pBG10是食品級表達載體(Hashibaetal.1992)。質粒pLP3537xyl攜帶有來自L.pentosus與木糖代謝有關的基因,經轉化乳桿菌,可使其獲得分解利用作為能源的木糖的能力。這一特性在乳桿菌中是罕見的。


