乳酸菌環(huán)境脅迫應(yīng)激的分子調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展

陳霞，楊振泉，黃玉軍，顧瑞霞

（揚(yáng)州大學(xué)江蘇乳品生物技術(shù)與安全控制江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇揚(yáng)州225127）

乳酸菌環(huán)境脅迫應(yīng)激的分子調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展

陳霞，楊振泉，黃玉軍，顧瑞霞

（揚(yáng)州大學(xué)江蘇乳品生物技術(shù)與安全控制江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇揚(yáng)州225127）

對乳酸菌在環(huán)境脅迫下的應(yīng)激反應(yīng)及其分子機(jī)制進(jìn)行了綜述，并著重從細(xì)胞和分子水平，探討了乳酸菌在溫度、pH值、氧、滲透壓、高壓和饑餓等脅迫條件下，應(yīng)激蛋白和代謝產(chǎn)物的誘導(dǎo)合成以及基因調(diào)控機(jī)制。深入了解乳酸菌應(yīng)激反應(yīng)的分子機(jī)制、以及基因和蛋白質(zhì)組水平的適應(yīng)性變化，可以為改進(jìn)乳酸菌發(fā)酵條件和菌種改良提供有價(jià)值的理論依據(jù)。

乳酸菌；環(huán)境脅迫；應(yīng)激反應(yīng)；分子調(diào)控

0 引言

乳酸菌(Lactic Acid Bacteria,LAB)是一類發(fā)酵糖類并以乳酸為主要產(chǎn)物的細(xì)菌，普遍存在于自然環(huán)境中，并對人體起著重要的生理功能[1]。目前，乳酸菌已被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)干酪、酸奶、面包、泡菜、魚、肉等發(fā)酵食品。乳酸菌發(fā)酵對食品的感官、營養(yǎng)和食用安全性起著重要的作用，但是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，乳酸菌要經(jīng)受各種不利條件和環(huán)境的突然變化，從而影響到細(xì)胞的生理狀況和性質(zhì)，并直接影響發(fā)酵過程和代謝產(chǎn)物產(chǎn)生。因此，深入了解和研究不同環(huán)境脅迫下乳酸菌的應(yīng)激反應(yīng)及其分子調(diào)控機(jī)制，對食品發(fā)酵中菌種的篩選和改良，以及發(fā)酵工藝的合理優(yōu)化，提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生和累積具有重要意義。

1 細(xì)菌的環(huán)境脅迫應(yīng)激反應(yīng)

當(dāng)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的生理反應(yīng)，通過蛋白質(zhì)復(fù)合物的重組，或依靠信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的磷酸化等代謝產(chǎn)物的改變，來適應(yīng)各種各樣的微生態(tài)環(huán)境的變化。當(dāng)細(xì)胞處于多種環(huán)境脅迫時(shí)，由一種適應(yīng)性反應(yīng)表達(dá)所誘導(dǎo)的交互保護(hù)作用，對細(xì)胞的生存很有利。細(xì)菌在利于其生存的條件下(例如豐富的營養(yǎng)，適宜生長的溫度，pH值，滲透壓以及氧化還原電勢等)，會(huì)盡可能地阻遏冗余或非必需蛋白的表達(dá)，加速合成生長必需的細(xì)胞組分；當(dāng)生存環(huán)境不利于其生存時(shí)(例如不適合生長的物化條件，營養(yǎng)不足等)，即在脅迫環(huán)境條件下，細(xì)菌會(huì)將用于生長的資源轉(zhuǎn)而用于合成那些可以抵御壓力環(huán)境，修復(fù)損傷的蛋白[2]。

細(xì)菌針對不同的環(huán)境脅迫會(huì)形成特殊的調(diào)節(jié)機(jī)制，同時(shí)根據(jù)環(huán)境的變化來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。Serrazanetti等[3]研究表明細(xì)菌應(yīng)激反應(yīng)是通過不同的基因調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理過程（如細(xì)胞分裂、DNA的代謝、膜結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸、協(xié)調(diào)等）來改善細(xì)菌的抗環(huán)境脅迫能力，細(xì)菌感受壓力、傳導(dǎo)信號，進(jìn)而調(diào)控基因表達(dá)，都是為了調(diào)節(jié)最終發(fā)揮功能的活性蛋白。由于細(xì)菌在壓力條件下的應(yīng)激反應(yīng)決定于其蛋白質(zhì)表達(dá)譜的變化，研究細(xì)菌應(yīng)激反應(yīng)最直接、最普遍的方法就是雙向凝膠電泳（Two-Dimensionalgel Electrophoresis,2-DE）結(jié)合質(zhì)譜(Mass Spectrometry，MS)技術(shù)，來分析應(yīng)激反應(yīng)中的蛋白變化及其生化性質(zhì)，從而闡明應(yīng)激反應(yīng)中的分子調(diào)節(jié)機(jī)制。

2 乳酸菌適應(yīng)環(huán)境脅迫的分子調(diào)控機(jī)制

目前對乳酸菌在環(huán)境脅迫下的應(yīng)激反應(yīng)研究最多的是酸、熱、氧化以及冷凍脅迫等，且主要集中在對蛋白質(zhì)水平的研究上。已有研究表明，乳酸菌在環(huán)境脅迫下都會(huì)誘導(dǎo)不同數(shù)目的蛋白質(zhì)，一般可分為三類：①通用應(yīng)激蛋白，通?？梢员缓脦追N脅迫誘導(dǎo)，參與DNA或蛋白質(zhì)修復(fù)，如侶伴蛋白（DnaK，GroEL，GroES）或蛋白酶（Clp蛋白酶等)；②參與代謝的各種蛋白；③脅迫誘導(dǎo)的特定應(yīng)激蛋白[4]，然而這些蛋白的誘導(dǎo)合成機(jī)制及協(xié)同效應(yīng)仍需要進(jìn)一步的研究。更多地了解乳酸菌應(yīng)激反應(yīng)的分子機(jī)制和開展相關(guān)的蛋白質(zhì)組學(xué)研究，可以為改進(jìn)乳酸菌在發(fā)酵劑和益生制劑中的應(yīng)用提供有用的理論依據(jù)。

2.1 溫度變化

乳酸菌生長有其最適宜的溫度條件，但在實(shí)際生產(chǎn)中常遭遇不適的冷熱環(huán)境。乳酸菌適應(yīng)溫度變化的能力是與蛋白質(zhì)的細(xì)胞生理功能相關(guān)的復(fù)雜過程，涉及到分子伴侶的活性、核糖體和RNA的穩(wěn)定性、細(xì)胞膜流動(dòng)性的改變，應(yīng)激反應(yīng)的嚴(yán)格調(diào)控機(jī)制、對溫度的敏感程度和核糖體的調(diào)控功能。

2.1.1 高溫脅迫

一般來說，熱應(yīng)激反應(yīng)的特點(diǎn)是誘導(dǎo)一系列伴侶蛋白和蛋白酶，它們作用于損傷蛋白質(zhì)，增加微生物對高溫的耐受能力。這些蛋白質(zhì)伴隨熱激合成產(chǎn)生，故被稱之為熱激蛋白(Heat Shock Proteins,HSP)。Kilstrup等[5]研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌在比正常生長溫度高10℃左右的熱適應(yīng)過程中，通常會(huì)誘導(dǎo)不同數(shù)量的熱激蛋白，如嗜酸乳桿菌24個(gè)、瑞士乳桿菌18個(gè)、乳酸乳桿菌17個(gè)、干酪乳桿菌15個(gè)、丘狀乳桿菌36個(gè)、糞腸球菌34個(gè)、變異鏈球菌40個(gè)。Xie等[6]采用DNA宏矩陣分析了乳酸乳球菌乳酸亞種IL1403在42℃熱處理30 min后測試的357個(gè)代謝基因的表達(dá)，結(jié)果顯示表達(dá)水平改變的有64個(gè)，其中34個(gè)是正調(diào)節(jié)，30個(gè)是負(fù)調(diào)節(jié)。目前，乳酸菌中經(jīng)?？梢詸z測到的熱激蛋白有DnaK，DnaJ，HrcA，GroES，GroEL，Hsp84，Hsp85和Hsp100等，蛋白酶有C1p，HtrA和FtsH[3]。

乳酸菌和其他細(xì)菌一樣，具有由DnaK-GrpEDnaj和GroES-GroEL組成的伴侶蛋白復(fù)合體。Guchte等[7]發(fā)現(xiàn)一些乳酸菌中，在dnaJ基因和hrcA-grpE-dnaK的上游，發(fā)現(xiàn)高度保守的CIRCE序列，這也是枯草芽孢桿菌HrcA能識別的操縱基因。HrcA是DnaK和GroE的負(fù)調(diào)節(jié)蛋白。乳酸乳球菌MG1363中一些CIRCE調(diào)節(jié)的基因（DnaK，GroES和HrcA-GrpE-DnaK）的mRNA水平，在熱激后10～15 min被誘導(dǎo)10～100倍。Castaldo等[8]研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌DnaK和GroESL操縱子是以啟動(dòng)子區(qū)域的cis啟動(dòng)的CIRCE序列為特征的，通過HrcA/CIRCE系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)調(diào)控。這是在革蘭氏陽性菌中較普遍的一類熱激操縱子。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)存在另一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即CcpA蛋白的正調(diào)控，它與存在于DnaK和GroESL操縱子區(qū)域的CIRCE序列產(chǎn)生交互作用。Desmond等[9]構(gòu)建富集GroESL的乳酸乳球菌和副干酪乳桿菌，發(fā)現(xiàn)該菌株顯示出對有機(jī)溶劑耐受力和抗?jié)B透壓能力的提高（在0.5%的丁醇中生長和耐受5 mol/L氯化鈉）。這些結(jié)果證實(shí)了GroESL的核心作用是提高乳酸菌的耐熱性和對溶劑的耐受性。因此，在某些情況下，可以通過GroESL表達(dá)水平的變化來測量細(xì)胞受到的脅迫水平。

2.1.2 冷脅迫

在低溫條件下，乳酸菌會(huì)誘導(dǎo)大量的冷誘導(dǎo)蛋白(Cold Induced Proteins,CIP)，這些蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的流動(dòng)性，DNA的超螺旋、轉(zhuǎn)錄和翻譯。Wouters等[10]鑒定了與轉(zhuǎn)錄過程、糖代謝、染色體形成和訊號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用有關(guān)的蛋白質(zhì)。低分子質(zhì)量(約7ku)的冷誘蛋白可以從其他蛋白質(zhì)中區(qū)分出來，因?yàn)橥茢嗨鼈儗儆诶浼さ鞍?Cold-Shock Proteins,CSP)，該蛋白能在不同的生長條件下表達(dá)。冷激蛋白的數(shù)量因乳酸菌菌株的不同而異，如在嗜熱鏈球菌CNRZ302菌株中發(fā)現(xiàn)6個(gè)[11]，乳酸乳球菌乳脂亞種MG1363菌株有7個(gè)[10]，而植物乳桿菌C3.8和NC8分別為2個(gè)和3個(gè)[12]。CSP及其在乳酸菌中的作用機(jī)制已經(jīng)有許多人的研究和描述，特別是在乳酸乳桿菌和植物乳桿菌中研究的比較深入。Kim等[13]研究發(fā)現(xiàn)CSP的誘導(dǎo)機(jī)制非常復(fù)雜，但似乎都是控制在轉(zhuǎn)錄后水平。CSP作為RNA伴侶蛋白，可替代翻譯起始因子，還能通過非特異性結(jié)合保護(hù)核酸或參與合成耐冷性所需的因子。

2.2 酸脅迫

乳酸菌可以發(fā)酵糖類產(chǎn)生乳酸，說明乳酸菌在生長中經(jīng)常處于酸性環(huán)境。pH值變化不僅影響微生物代謝產(chǎn)物的生成，也會(huì)對菌種的發(fā)酵能力產(chǎn)生影響。不同乳酸菌在酸脅迫下會(huì)誘導(dǎo)合成不同數(shù)量的蛋白質(zhì)，如丘狀菌落乳桿菌、乳酸乳球菌乳酸亞種、舊金山乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種分別誘導(dǎo)21，33，15和30種蛋白質(zhì)[14]。基因和蛋白質(zhì)在細(xì)胞酸應(yīng)激過程中對維持pH值動(dòng)態(tài)平衡、對細(xì)胞的保護(hù)和修復(fù)起重要作用。Lim等[15]研究了保加利亞乳桿菌在牛奶發(fā)酵成酸奶過程中的酸應(yīng)激反應(yīng)，觀察到細(xì)胞的一些變化。分子伴侶復(fù)合體GroES，GroEL，HrcA，GrpE，DnaK，DnaJ，ClpE，ClpP和ClpL被誘導(dǎo)，而ClpC受到抑制。De Angelis等[16]通過蛋白質(zhì)組學(xué)方法分析了酸脅迫對舊金山乳桿菌CB1的影響。發(fā)現(xiàn)此菌對酸脅迫的耐受能力取決于誘導(dǎo)蛋白的合成。與熱應(yīng)激有關(guān)的基因被高度的保留。高溫脅迫時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生的分子伴侶復(fù)合體DnaK–DnaJ–GrpE和GroEL-GroES，在酸脅迫下也會(huì)誘導(dǎo)合成。Streit等[17]研究發(fā)現(xiàn)，德氏乳桿菌保加利亞種CFL1在pH值為5.25條件下培養(yǎng)30 min后，涉及到脂肪酸生物合成的一些基因被誘導(dǎo)(fabH，accC，fabI)，而涉及類異戊二烯合成的甲羥戊酸途徑的基因mvaC，mvaS受到抑制。

2.3 氧脅迫

乳酸菌一般為厭氧和兼性厭氧菌，它們對氧敏感[1]。氧本身對乳酸菌細(xì)胞無害，但是氧的還原過程、有氧呼吸等代謝產(chǎn)生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)，包超氧陰離子自由基（O2-），過氧化氫(H2O2)和羥自由基(OH-)等)對厭氧菌是有害的。當(dāng)細(xì)胞受到高濃度的ROS作用或胞內(nèi)抗氧脅迫系統(tǒng)的抗氧化功能降低時(shí)，胞內(nèi)的氧化還原平衡被破壞，導(dǎo)致胞內(nèi)ROS濃度升高而造成氧脅迫。嚴(yán)重的氧脅迫可引起脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及DNA等生物大分子損傷和二硫鍵的形成，影響細(xì)胞膜的通透性和滲透調(diào)節(jié)作用，最終導(dǎo)致細(xì)胞的死亡[3]。

Rince等[18]研究發(fā)現(xiàn)，糞腸球菌在H2O2的適應(yīng)性反應(yīng)中誘導(dǎo)產(chǎn)生了23種應(yīng)激蛋白，其中16種可以被其它脅迫誘導(dǎo)，其中Gsp63、Gsp64、Gsp65屬于通用應(yīng)激蛋白。但在H2O2誘導(dǎo)的應(yīng)激蛋白中沒有發(fā)現(xiàn)DnaK和GroEL這兩種通用應(yīng)激蛋白，而Gsp65的氨基酸序列和抗有機(jī)過氧化物蛋白Ohr同源。Fernandez等[19]在嗜熱鏈球菌CNRZ368的抗氧化突變體中鑒定到了8個(gè)基因座，包括deoB、gst、rggC和5個(gè)功能不明的可讀框。其中deoB為磷酸戊糖變位酶基因，與乳酸乳球菌防御其它脅迫條件有關(guān)。

有些乳酸菌會(huì)產(chǎn)生依賴血紅素的觸酶，如清酒乳桿菌LTH677，這種乳桿菌常用于肉制品發(fā)酵，肉品中含有豐富的血紅素，通氣后可以誘導(dǎo)觸酶基因轉(zhuǎn)錄。Abriouel等[20]用埃及干酪中分離的植物乳桿菌CNRZ1-228的觸酶基因(katL)為參比物，證明許多食品乳桿菌中都存在類似的觸酶基因。Miyoshi等[21]研究了乳酸乳球菌中異源觸酶在抵抗氧化脅迫時(shí)的產(chǎn)生情況。兩種分別來源于枯草芽孢桿菌(katE)和鼠傷寒沙門氏菌(KatN)的觸酶，在產(chǎn)生時(shí)能提高重組乳酸乳球菌對H2O2的抗性100到1000倍。

2.4 滲透壓脅迫

在發(fā)酵食品中常常需要添加糖和鹽，以降低活性水，預(yù)防食品變質(zhì)，這就可能使乳酸菌處于高滲透壓環(huán)境中。乳酸菌抵抗高滲透壓環(huán)境的一般應(yīng)激反應(yīng)是誘導(dǎo)抗?jié)B透蛋白的表達(dá)和積累一些可混溶溶質(zhì)，如K+、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸和甜菜堿等物質(zhì)。這些物質(zhì)可以防止由于外部高滲透壓而引起的細(xì)胞內(nèi)水分的損失，確保細(xì)胞內(nèi)外的溶脹平衡，又不干擾細(xì)胞的生理過程[3]。

Heide等[22]研究認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)離子強(qiáng)度的改變是滲透壓形成的最初信號，傳輸至OpuA后，通過它對膜脂質(zhì)和蛋白質(zhì)之間的交互作用產(chǎn)生影響。Guchte[7]等的研究還認(rèn)為，滲透壓的存在會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生明顯的生理變化，包括誘導(dǎo)應(yīng)激蛋白(GroEL、GroES和DnaK)和膜相關(guān)的蛋白（FtsH和HtrA）。Romeo等[23]研究發(fā)現(xiàn)在乳酸乳球菌中，甘氨酸甜菜堿對滲透壓的調(diào)節(jié)作用，主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外的運(yùn)輸活動(dòng)，以及調(diào)節(jié)充當(dāng)滲透調(diào)節(jié)器和感應(yīng)器的轉(zhuǎn)運(yùn)基因opuA和busR的表達(dá)。

2.5 高壓脅迫

高壓處理（High-Pressure Processing,HPP）是一種不升溫，但可以鈍化和殺滅食品中致病菌和腐敗菌的食品加工方法，對大多數(shù)微生物有特殊的抑制作用。壓力處理可以選擇性地使不同微生物群落失活，當(dāng)使用半致死劑量時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)微生物細(xì)胞形態(tài)、生理特征、蛋白質(zhì)表達(dá)和轉(zhuǎn)錄的調(diào)整。

Hormann等[24]研究了舊金山乳桿菌在80MPa壓力下1 h后的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)產(chǎn)生了DnaK和GroES蛋白，同時(shí)蛋白酶ClpL的表達(dá)升高。此外，在對清酒乳桿菌研究中，也誘導(dǎo)出DnaK和GroES，說明這兩種蛋白與高壓脅迫有關(guān)。Gross等[25]在研究中發(fā)現(xiàn)大腸桿菌在40 MPa下也誘導(dǎo)產(chǎn)生了GroES，并且顯示出在高壓、高溫和低溫下的交迭作用。Jofre等[26]研究發(fā)現(xiàn)，清酒乳桿菌在高壓脅迫時(shí)會(huì)誘導(dǎo)幾種核糖蛋白質(zhì)RplJ、RpsF和NusG，而冷凍脅迫時(shí)也會(huì)生成NusG。肽酶和蛋白酶使分子伴侶不能發(fā)生折疊，而使肽類和蛋白質(zhì)降解，這也是細(xì)胞在高壓應(yīng)激反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的調(diào)控機(jī)制之一。這些研究表明高壓會(huì)誘導(dǎo)乳酸菌生成一些新的蛋白，但是目前對細(xì)菌在高壓處理后的恢復(fù)機(jī)制尚未見相關(guān)報(bào)道。

2.6 饑餓脅迫

細(xì)菌在營養(yǎng)耗盡時(shí)，細(xì)胞的生理狀態(tài)和代謝水平都會(huì)做出迅速而復(fù)雜的調(diào)整，包括限制穩(wěn)定的RNA合成，刺激某些氨基酸的生物合成途徑和誘導(dǎo)穩(wěn)定期特定基因等多效性反應(yīng)。饑餓可以導(dǎo)致乳酸菌生長停止和進(jìn)入穩(wěn)定期。

Redon等[27]研究了乳酸乳球菌IL-1403在發(fā)酵過程中對碳饑餓的適應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)參與碳饑餓的反應(yīng)的基因占全基因的30%左右，在704個(gè)表達(dá)有明顯變化的基因中，表達(dá)不足的基因（411個(gè)），比超量表達(dá)的（226個(gè)）多一倍，有67個(gè)基因在碳饑餓開始時(shí)被瞬時(shí)誘導(dǎo)。在減速期和葡萄糖耗盡以后，優(yōu)先利用的是替代的碳源。在整個(gè)發(fā)酵過程中，參與利用半乳糖、乳糖、麥芽糖、核糖和其他糖的特定基因(galM、lacZ、malQ、rbsK、uxaC、xylX、ygjD和yjdC)或多糖降解基因（yucG、apu）都超量表達(dá)，參與糖操縱子的調(diào)節(jié)基因(fruR、gutR和kdgR)表達(dá)降低，編碼檸檬酸裂合酶的基因（citC、citE和citF）表達(dá)升高，說明碳饑餓時(shí)檸檬酸利用途徑被啟動(dòng)。另外，與甘油代謝有關(guān)的5個(gè)基因在減速期被大量誘導(dǎo)，說明甘油代謝在碳饑餓時(shí)起重要作用。而氨基酸的消耗率在減速期下降，并在生長停止時(shí)終止。在穩(wěn)定期，精氨酸通過精氨酸脫亞氨基酶途徑被消耗，產(chǎn)生等摩爾的鳥氨酸，并產(chǎn)生ATP，在碳饑餓期間維持細(xì)胞能量供應(yīng)。

Ganesan等[28]對多株乳酸乳球菌在碳饑餓脅迫下的生理活性、胞外基質(zhì)水平和全基因表達(dá)圖譜進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)碳水化合物耗盡后，乳酸乳球菌很快進(jìn)入休眠期，但可以保持完整的細(xì)胞膜和新陳代謝活性達(dá)3年半?；虮磉_(dá)分析顯示，進(jìn)入生長停滯期后參與糖代謝、細(xì)胞分裂和自溶的基因都被抑制，以保持細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和新陳代謝活性，并產(chǎn)生與對數(shù)生長期不同的代謝產(chǎn)物。

李家鵬等[29]利用cDNA微陣列數(shù)據(jù)對乳酸菌生長及應(yīng)激代謝轉(zhuǎn)錄組特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)缺乏是分批發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸菌菌體后期會(huì)遇到的問題，在此環(huán)境下乳酸菌的細(xì)胞也會(huì)做出相應(yīng)調(diào)整來應(yīng)對碳源或氮源物質(zhì)的缺乏。隨著碳源和氮源饑餓時(shí)間的延長，乳酸乳球菌細(xì)胞內(nèi)與翻譯相關(guān)基因都顯著下調(diào)，與翻譯后修飾、蛋白轉(zhuǎn)換和分子伴侶、轉(zhuǎn)錄和防御機(jī)制等相關(guān)基因都顯著上調(diào)。

3 展望

近年來有關(guān)乳酸菌環(huán)境脅迫應(yīng)激機(jī)制的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但仍有許多難點(diǎn)未解決。目前，大部分的研究主要停留在細(xì)胞水平，從分子水平上闡述乳酸菌環(huán)境脅迫機(jī)制的研究還不是很多。有關(guān)益生菌的基因組測序工程已經(jīng)開展，隨著越來越多的基因組全部序列被測定出來，結(jié)合高通量分析技術(shù)的發(fā)展，我們可以進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和生物信息學(xué)的研究。這些新技術(shù)的產(chǎn)生，為我們研究在不同的環(huán)境條件下乳酸菌相關(guān)功能基因組表達(dá)的蛋白質(zhì)功能提供了新的有效工具。研究乳酸菌應(yīng)激反應(yīng)可以幫助我們深入理解細(xì)菌抵御惡劣化學(xué)和物理環(huán)境的機(jī)制，能夠?yàn)槭称钒l(fā)酵和保藏、充分利用乳酸菌的益生特性，以及研發(fā)特殊用途的工業(yè)菌株提供寶貴的資料。

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Research on the molecular mechanism of Lactic acid bacteria’s responses to environmental stress

CHEN Xia，YANG Zhen-quan,HUANG Yu-jun,GU Rui-xia
(Jiangsu Key Laboratories of Dairy Biological Technology and Safety Control，Yangzhou University,Yangzhou 225127,China)

The stress responses and molecular mechanisms of Lactic acid bacteria to environmental stress were reviewed.The stress proteins,metabolite induction and gene regulation of the Lactic acid bacteria were highlighted at the cellular and molecular level under temperature,pH,oxidative,osmotic,high-pressure and starvation stress conditions.Understanding the molecular mechanism and adaption to stress at the level of gene and proteomics of Lactic acid bacteria,will lay the valuable theoretical basis for improving fermentation conditions and high-yield strains breeding.

Lactic acid bacteria;environmental stress;stress response;molecular modulation

Q939.11+7

B

1001-2230（2011）01-0034-04

2010-09-16

國家自然科學(xué)基金(30871815)；江蘇科技支撐計(jì)劃(BE2009364)；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（20093250110005）。

陳霞（1976-），女，講師，研究方向?yàn)槿槠房茖W(xué)。

顧瑞霞