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酸奶对人体具有重要益生保健功能,但是后酸化问题一直以来制约着酸奶行业发展。研究表明控制发酵后期德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)的生长代谢是解决后酸化的关键。本研究采用蛋白组学技术和转录水平分析相结合的研究手段,对L.bulgaricus CAUH1酸胁迫反应中的关键基因进行分离和功能鉴定,研究结果为全面揭示L.bulgaricus酸耐受机制奠定基础,为解决酸奶后酸化问题提供理论依据。研究内容及结果如下(1) L. bulgaricus CAUH1酸胁迫条件下差异蛋白的分离鉴定及转录水平分析。应用2-DE方法和MALDI-TOF/TOF-MS/MS质谱成功鉴定了26个差异蛋白。利用反转录-实时定量PCR方法分析CAUH1抗酸胁迫的差异蛋白在转录水平上变化,结果表明差异基因在蛋白水平上的变化同其在转录水平上的变化趋势一致。这说明L. bulgaricus CAUH1在应对酸胁迫时,一系列关键基因的表达主要是在转录水平上进行调控的。(2)生物信息学分析L. bulgaricus酸耐受反应机制。利用生物信息学分析差异基因的功能及参与的代谢途径,结果表明:在应对酸胁迫过程中,L. bulgaricus CAUH1提高了糖酵解途径相关酶的表达量,以加强碳水化合物分解代谢和能量供应;调整了丙酮酸代谢产物去向,使之进入脂肪酸合成途径,以提高细胞膜中饱和脂肪酸比例,增强膜的硬度和不透性;改变了延伸因子EF-Tu、EF-G和核糖体蛋白RpsA的表达量,来降低胞内蛋白的合成速率,提高蛋白合成时翻译的精确性。(3)抗酸胁迫差异基因的异源超量表达及功能验证。利用乳酸乳球菌NICE表达系统对6个抗酸胁迫差异基因进行超量表达,结果表明pyk的超量表达能够提高宿主菌在酸致死条件下的存活率45倍,Ldb0677的超量表达能够提高宿主菌的存活率200倍。通过SDS-PAGE检测到Pyk和Ldb0677蛋白的成功表达,进一步证实这两个蛋白在菌体酸耐受过程中的作用。另外,Ldb0677的超量表达还能够提高宿主菌对于胆盐的抗性,而Pyk的超量表达不仅提高了宿主菌对于胆盐胁迫的抗性,还提高了菌体对冷胁迫的抗性。(4)抗酸胁迫反应中新转录因子Ldb0677的功能研究。利用细菌单杂交系统确定了假定蛋白Ldb0677的DNA结合位点的保守基序SSTAGACR,通过DNA结合位点的序列特征预测出22个由Ldb0677调控的靶基因。采用乳酸乳球菌NICE系统表达带有组氨酸标签的Ldb0677蛋白,并通过镍柱亲和层析得到纯化的Ldb0677。利用EMSA实验体外验证了Ldb0677蛋白同靶基因LBU1764和Ldb0486的特异性结合。结果表明,Ldb0677作为一个新的转录因子参与L. bulgaricus的酸耐受反应。(5)调控抗酸胁迫基因pyk表达的转录因子的分离鉴定。从L. bulgaricus CAUH1中克隆了65个转录因子,基于pB1H2w2-Prd载体构建了转录因子文库并通过Western blot确定了文库中转录因子同Omega亚基的融合表达。采用缺失序列法构建了无自激活现象的“诱饵”载体,并利用“诱饵”载体通过细菌单杂交实验从转录因子文库中筛选出调控pyk基因的转录因子——分解代谢物控制蛋白CcpA。生物信息学分析表明CcpA的结合位点位于pfk-pyk操纵子的启动子-35区上游,其序列为TGTAAGCCCTAACA。