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内酯水解酶重组罗伊氏乳杆菌可有效降解玉米赤霉烯酮毒素

编辑:西甲下注 来源:西甲下注 创发布时间:2020-11-19阅读12917次
  

01文章背景概述BACKGROUNDINTRODUCTION真菌毒素是丝状真菌产生的次级新陈代谢产物,可在田间以及进账、运输、加工或储存期间污染农作物。联合国粮农组织(粮农组织)估算,世界上25%的以作物为基础的农产品不会受到真菌毒素污染,造成全球每年约损失1亿吨粮食。玉米赤霉烯酮(ZEN)是镰刀菌真菌产生的一种类雌激素真菌毒素,是食品和饲料中最少见的真菌毒素之一。

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ZEN可以转录雌激素受体,不会造成农场动物的生殖障碍,有时候也不会造成人类经常出现低雌激素综合征。因此,ZEN不仅不会导致牲畜生产效率较低而引发根本性经济损失,而且不会对食用不受ZEN污染食物的人包含身体健康风险。

增加ZEN身体健康风险的理想解决方案是防止食品和饲料中的ZEN污染。然而,这在目前的农业实践中却无法做。

因此,对早已被ZEN污染的农产品展开止痛处置是另一种不俗的自由选择。食品和饲料中ZEN的除去方法还包括化学方法,如将所含ZEN的食品曝露于臭氧或过氧化氢中;物理方法,如挤压加工;生物方法,如用于生物转化剂将ZEN水解为有毒新陈代谢产物或用于吸附剂减少其生物利用度。在这些ZEN止痛方法中,生物方法更加是非,因为生物法可以在保守条件下去除真菌毒素,不用用于危害化学物质,也会导致食品和饲料营养价值和适口性的重大损失。

zhd101是一种由Clonostachysrosea菌产生的内酯酶,它能将ZEN转化成为酮类物质,这是一种毒性显著较低的产品。在以前的研究中,zhd101已在大肠杆菌、酿酒酵母和水稻植株中顺利传达,由这些转基因生物产生的重组zhd101可有效地水解ZEN。益生菌仍然被用于饲料添加剂,因为它们有使肠道微生物群正常化,强化免疫系统,防治呕吐,提升饲料转化成效率等功能。

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虽然益生菌充分发挥了许多有益的起到,但有人推断,它们的特性可以通过遗传标记获得更进一步提高。罗伊氏乳杆菌(Lactobacillusreuteri)是动物肠道菌群中少见的潜在益生菌之一。

LactobacillusreuteriPg4最初就是指身体健康肉鸡的胃肠道中分离出来的,已被证明需要耐受性酸、盐和胆汁,诱导病原体生长,并能黏附粘蛋白和粘液。此外,LactobacillusreuteriPg4已被用作异源传达一些纤维分解酶,还包括β-葡聚糖酶、木聚糖酶和纤维素酶等。

重组LactobacillusreuteriPg4菌株已被证明需要在不损失其益生菌特性的情况下分解成纤维。2017年4月24日,台湾大学生物技术研究所Wen?ChunYang等人在《MicrobialCellFactories》杂志(IF2017=3.831,生物工程与应用于微生物2区)上公开发表了为题“ExpressionoftheClonostachysrosealactonohydrolasegenebyLactobacillusreuteritoincreaseitszearalenone-removingability”的文章。

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在该研究中,作者讲解了zhd101基因在LactobacillusreuteriPg4中的异源传达,并检测了重组菌中异源酶的产生、酸和胆盐耐受性以及黏附能力。02所用到的主要方法METHODS1、反转录单体链式反应-RT-PCR2、蛋白质印记分析-WB3、高效液相色谱-HPLC4、耐酸耐胆盐5、细胞黏附性实验03文章主要内容摘要ABSTRACT在以前的研究中,本实验室诱导LactobacillusreuteriPg4传达纤维沉淀酶,找到转化成的Lactobacillusreuteri菌株取得了分解成植物纤维的能力,从而造成肉鸡体重增加、饲料转化成效率提升。本研究将zhd101基因导入到LactobacillusreuteriPg4中,转化成菌株LactobacillusreuteripNZ-zhd101顺利传达了zhd101,取得了水解ZEN的能力。

据我们熟知,这是第一次报告顺利传达ZEN水解酶的肠道乳酸杆菌。在所含4.5mg/LZEN的MRS肉汤中培育3株Lactobacillusreuteri14小时后,找到LactobacillusreuteripNZ-zhd101肉汤中的ZEN浓度上升了99.3%。Takahashi-Ando等人找到从大肠杆菌传达系统取得的重组zhd101在高于4.5的pH值下不会再次发生不可逆地失活。为此,本实验在烘烤过程中将LactobacillusreuteripNZ-zhd101培养基的pH值保持在7.0,找到LactobacillusreuteripNZ-zhd101在这种培育条件下可以有效地除去ZEN。

这些结果表明:由LactobacillusreuteripNZ-zhd101产生的重组zhd101在pH7.0下呈圆形活性形式。一般来说而言,猪小肠、盲肠和结肠的平均值ph值分别为6.5、6.1和6.5,鸡的作物、小肠、盲肠和结肠的平均值ph值分别为6.1、6.4、6.4和6.6。由于这些动物肠道环境皆呈圆形弱酸性至中性,研究者指出LactobacillusreuteripNZ-zhd101产生的重组zhd101可以以活性形式必要输送到肠道。在之前的一项研究中,我们仔细观察到LactobacillusreuteriPg4在体外对酸性条件和胆汁盐认识具备抵抗力。

在本研究中,所有三株LactobacillusreuteriPg4菌株在pH3.0下培育4小时后或在所含0.5%牛胆的MRS肉汤中培育24小时后皆存活。此外,在酸性条件下或胆汁盐不存在下,Lactobacillusreuteri转化成菌株的细菌计数与LactobacillusreuteriPg4的细菌计数没差异。这些结果表明:LactobacillusreuteriPg4菌株可以通过胃运输存活下来,并有可能在肠道环境中存活,在那里它们可以有效地工作。

Caco-2细胞系已普遍用作益生菌体外粘附能力的评价。在这项研究中,将荧光标记的LactobacillusreuteripNZ-zhd101与Caco-2细胞孵育2h后,分析表明Lactobacillusreuteri细胞能黏附在Caco-2细胞上,而目前已证实益生菌可以与病原细菌竞争肠道上皮细胞上完全相同的融合位点。

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此外,重组益生菌黏液的特异性酶吸附在小肠上皮细胞上,可必要起到于小肠消化道中的底物,在小肠消化道中可吸收大部分ZEN。因此,LactobacillusreuteripNZ-zhd101黏附肠道粘膜细胞的能力缩短了其在肠道中的停留时间,从而使其超过仅次于益生菌效果。总的来说,本实验顺利地在Lactobacillusreuteri菌株中克隆了水解酶基因zhd101,并检测断定该异源zhd101可在转化成株LactobacillusreuteripNZ-zhd101中构建功能性的传达。

异源蛋白zhd101的产生并不影响菌株的生长、耐酸耐胆盐性,对LactobacillusreuteripNZ-zhd101的黏附能力影响较小。因此,我们指出LactobacillusreuteripNZ-zhd101有可能作为益生菌饲料添加剂用作ZEN的水解。。

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