转录组分析揭示盐酸克林霉素胁迫下嗜根考克氏菌DC2201的响应机制

【目的】研究0.5倍最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)的盐酸克林霉素胁迫下,嗜根考克氏菌DC2201的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),揭示盐酸克林霉素胁迫下嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila)DC2201的响应机制。【方法】以LB液体培养基培养的嗜根考克氏菌DC2201细胞为对照,采用Illumina HiSeq测序平台进行RNA-seq双端测序,分析0.5 MIC的盐酸克林霉素胁迫下嗜根考克氏菌的基因表达情况,并采用实时荧光定量PCR方法验证。【结果】从盐酸克林霉素胁迫下的嗜根考克氏菌中共筛选到1202个显著DEGs,其中显著上调表达基因604个,显著下调表达基因598个。经基因本体论(gene ontology,GO)注释,筛选到分子功能(molecular function,MF)、细胞组分(cellular component,CC)和生物学过程(biological process,BP)3个一级分类指标,35个二级分类指标共1041个显著DEGs。经京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)注释,筛选到与DNA修复途径相关的显著DEGs 16个,与核糖体合成途径相关的显著DEGs 43个,与ATP结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白相关的显著DEGs 28个,与戊糖磷酸途径、糖酵解、三羧酸(tricarboxylic acid,TCA)循环、淀粉与蔗糖、丙酮酸、丁酸等碳水化合物代谢相关的显著DEGs 77个,与肽聚糖合成相关的显著DEGs 5个。【结论】盐酸克林霉素胁迫下,嗜根考克氏菌DC2201的响应机制是一个全局性反应机制,细菌通过增强多重耐药性(multidrug resistance,MDR)家族的主要促进者超家族(major facilitator superfamily,MFS)转运体的表达来增加对盐酸克林霉素的外排,通过增强DNA修复和RNA代谢途径,以保证基因组的稳定性和RNA的正常功能,通过增强核糖体合成途径来弥补盐酸克林霉素与自身50S核糖体结合后导致的蛋白质合成障碍,以提高蛋白质合成效率。与此同时,减少碳水化合物的吸收和转运,抑制自身的能量代谢途径,以减缓自身的生长速率而降低对能量的需求,相应地,细胞壁的稳定性也受到影响。

嗜根考克氏菌K45对发酵猪肉品质的影响

为了研究嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila)K45对发酵猪肉品质的影响,以自然发酵肉为对照组,通过测定发酵组的色度、挥发性风味化合物和游离氨基酸等探究菌株K45对发酵肉品质的影响。结果表明,菌株K45发酵组红度a*值显著高于自然发酵组(P<0.05),添加菌株K45能促进发酵肉发色;游离氨基酸含量为(365.97±3.68)mg/100 g,显著高于自然发酵组(P<0.05);两组发酵肉中共检测到136种挥发性风味物质,菌株K45发酵组中检测到131种,有8种挥发性物质仅在菌株K45发酵组被检出,说明菌株K45可以促进发酵肉滋味和香味的形成。通过火山图分析结合相对气味活度值(ROAV)结果,发现菌株K45发酵组的特征性风味物质为双乙酰、三甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、3-甲基丁醛、2-甲基丁酸乙酯、2,3-二甲基吡嗪和萘;特征呈味氨基酸为天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、精氨酸和酪氨酸。综上,接种菌株K45发酵可改善发酵肉制品的色泽和整体风味。

炭样小单孢菌JXNU-1产抗生素JX对嗜根考克氏菌肽聚糖合成的影响及其机理

为了揭示一株具有广谱抗菌活性炭样小单孢菌JXNU-1产的核苷类抗生素JX对嗜根考克氏菌肽聚糖合成的影响,本研究采用超声破壁、称重法研究抗生素对嗜根考克氏菌细胞壁含量变化,采用iTRAQ技术对抗生素处理前、后嗜根考克氏菌的蛋白质组进行比较分析。结果显示,在抗生素JX作用下,嗜根考克氏菌细胞分裂被抑制,细胞壁含量升高;iTRAQ技术鉴定了抗生素胁迫下的嗜根考克氏菌细胞中的1 780个蛋白,其中差异表达蛋白149个,包括表达上调蛋白106个,表达下调蛋白43个,上调表达蛋白中包括有一与肽聚糖合成的相关酶MurG。本研究为揭示炭样小单孢菌JXNU-1产抗生素JX的抗菌作用机制提供了基础数据。

嗜根考克氏菌双组分信号转导系统的生物信息学分析

双组分信号转导系统(two-component system,TCS)是细菌感知和响应环境的普遍机制,由组氨酸激酶(histidine kinase,HK)和应答调控蛋白(response regulator,RR)组成,它们能够使机体根据环境条件的改变做出适当的细胞反应。嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila)是一种抗生素活性测试的常用质量控制菌株,但目前有关它的TCS研究尚不多见。为研究TCSs在细菌生存适应中的潜在作用,采用生物信息学的方法对已完成基因组测序的8个嗜根考克氏菌菌株的TCSs进行数量统计、结构分析以及功能预测。研究结果显示,嗜根考克氏菌中共存在13种TCSs,且HKs和RRs都是模块化蛋白质,参与外界压力应答、细胞壁合成、酶活性、物质代谢与运输等生命活动。本研究关于TCSs的研究将有助于系统的理解嗜根考克氏菌以及相关物种,为构建该菌的TCS调控网络提供依据,并可推动其在工业上的应用。