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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(guān)的分子伴侶，具有大約由100個(gè)氨基酸組成的α－晶體結(jié)構(gòu)域。sHSP與細(xì)胞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)，在應(yīng)激條件（特別是熱刺激）下會(huì)對(duì)細(xì)胞起到保護(hù)作用。在應(yīng)激信號(hào)的刺激下，sHSP會(huì)表達(dá)上調(diào)、組裝成動(dòng)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(shí)，一些sHSP還被證實(shí)與細(xì)胞膜相關(guān)，它們具有結(jié)合膜脂的能力，可以調(diào)節(jié)膜流動(dòng)性和組織性。

乳酸菌是人類等哺乳動(dòng)物腸道微生物群的天然成員，因其對(duì)宿主健康具有積極的作用而倍受關(guān)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(jìn)健康的特性。與大多數(shù)益生菌只含有1－2個(gè)sHSP不同，植物乳桿菌WCFS1中已被鑒定出3個(gè)sHSP基因——hsp1、hsp2、hsp3，這一特點(diǎn)可能會(huì)賦予其更強(qiáng)的抗脅迫能力。通過對(duì)熱休克蛋白功能的分析、表達(dá)模式的評(píng)估、不同遺傳調(diào)控機(jī)制的研究，人們此前已發(fā)現(xiàn)三種sHSP在應(yīng)激反應(yīng)中會(huì)起到不同的作用。此外，hsp2的缺失并沒有顯著降低菌株對(duì)熱和其他應(yīng)激的抵抗力——即使這一缺失在正常生長條件下依然會(huì)影響細(xì)胞形態(tài)和質(zhì)膜流動(dòng)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(xué)農(nóng)業(yè)、食品和環(huán)境科學(xué)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(xì)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(dòng)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(huì)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(duì)hsp2基因進(jìn)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(diǎn)，并認(rèn)為這三種植物乳桿菌sHSP可能在應(yīng)激反應(yīng)中會(huì)起到不同的作用。為了進(jìn)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(huì)導(dǎo)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(huì)遇到熱應(yīng)力和其他應(yīng)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(yīng)激相關(guān)的基因都會(huì)表達(dá)上調(diào)，這可能彌補(bǔ)了HSP功能的損失。HSP3似乎與誘導(dǎo)耐熱性有關(guān)，而HSP1則是提高低溫耐受性所需的。對(duì)細(xì)胞表面性質(zhì)和質(zhì)膜流動(dòng)性的研究結(jié)果顯示sHSP可能與細(xì)胞膜發(fā)生結(jié)合。有趣的是，HSP1的缺失與熱應(yīng)力下膜的最大流動(dòng)性水平較低有關(guān)。因此本文認(rèn)為：HSP1在控制和改善膜流動(dòng)性中發(fā)揮著作用，并且這可能與它的低溫保護(hù)作用有關(guān)。

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相關(guān)鏈接

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《Front Microbiol》：過表達(dá)LuxS可增強(qiáng)類植物乳桿菌抗逆性、促進(jìn)生物膜形成