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文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

小分子熱休克蛋白（sHSP）是一種普遍存在的，低分子量的，與ATP無關的分子伴侶，具有大約由100個氨基酸組成的α－晶體結(jié)構(gòu)域。sHSP與細胞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)密切相關，在應激條件（特別是熱刺激）下會對細胞起到保護作用。在應激信號的刺激下，sHSP會表達上調(diào)、組裝成動態(tài)寡聚體，與變性或部分展開的多肽結(jié)合，防止這些多肽發(fā)生不可逆的聚集。同時，一些sHSP還被證實與細胞膜相關，它們具有結(jié)合膜脂的能力，可以調(diào)節(jié)膜流動性和組織性。

乳酸菌是人類等哺乳動物腸道微生物群的天然成員，因其對宿主健康具有積極的作用而倍受關注。植物乳桿菌是乳酸菌的主要成員，是人類口腔、陰道和腸黏膜中最常見的乳酸桿菌之一，而且具有食品安全使用的歷史。不同植物乳桿菌具有不同促進健康的特性。與大多數(shù)益生菌只含有1－2個sHSP不同，植物乳桿菌WCFS1中已被鑒定出3個sHSP基因——hsp1、hsp2、hsp3，這一特點可能會賦予其更強的抗脅迫能力。通過對熱休克蛋白功能的分析、表達模式的評估、不同遺傳調(diào)控機制的研究，人們此前已發(fā)現(xiàn)三種sHSP在應激反應中會起到不同的作用。此外，hsp2的缺失并沒有顯著降低菌株對熱和其他應激的抵抗力——即使這一缺失在正常生長條件下依然會影響細胞形態(tài)和質(zhì)膜流動性。因此，人們推測這類伴侶蛋白具有維持蛋白質(zhì)組穩(wěn)態(tài)的普遍作用。

2019年4月，意大利福賈大學農(nóng)業(yè)、食品和環(huán)境科學系的Arena MP等人在《Frontiers in Microbiology》雜志（IF＝4．259，生物 2區(qū)）發(fā)表了題為“The Phenotypic Analysis of Lactobacillus plantarum shsp Mutants Reveals a Potential Role for hsp1 in Cryotolerance”的文章。文章主要內(nèi)容簡介如下：

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所用到的主要方法

METHODS

1．蛋白質(zhì)聚集分析

2．細胞表面理化性質(zhì)分析（微生物粘附溶劑法MATS）

3．生物膜分析

4．耐熱性測試和凍融測試

5．熒光各向異性測量（膜流動性）

6．qRT－PCR

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文章主要內(nèi)容摘要

ABSTRACT

小分子熱休克蛋白寡聚物通過與未折疊的底物相互作用，產(chǎn)生類似于分子伴侶的活性，會阻止底物分子的聚集和沉淀。研究從植物益生菌WCFS1中鑒定出了三種不同的sHSP編碼基因：hsp1、hsp2和hsp3。此前，通過對hsp2基因進行敲除（KO），人們分析發(fā)現(xiàn)這些基因具有不同的組織和轉(zhuǎn)錄調(diào)控特點，并認為這三種植物乳桿菌sHSP可能在應激反應中會起到不同的作用。為了進一步揭示sHSP的作用，本研究利用基于Cre－lox的系統(tǒng)構(gòu)建了hsp1和hsp3的KO突變體。任何一種基因的突變都會導致菌株正常條件下的生長能力受損。在與宿主相互作用和食品加工過程中經(jīng)常會遇到熱應力和其他應激情況。然而，突變菌株與親代菌株的熱休克存活率和胞質(zhì)蛋白的熱穩(wěn)定水平相似。轉(zhuǎn)錄分析表明，在突變的情況下，未突變的hsps和其他與應激相關的基因都會表達上調(diào)，這可能彌補了HSP功能的損失。HSP3似乎與誘導耐熱性有關，而HSP1則是提高低溫耐受性所需的。對細胞表面性質(zhì)和質(zhì)膜流動性的研究結(jié)果顯示sHSP可能與細胞膜發(fā)生結(jié)合。有趣的是，HSP1的缺失與熱應力下膜的最大流動性水平較低有關。因此本文認為：HSP1在控制和改善膜流動性中發(fā)揮著作用，并且這可能與它的低溫保護作用有關。

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《Front Microbiol》：過表達LuxS可增強類植物乳桿菌抗逆性、促進生物膜形成