乳酸乳球菌中冷休克蛋白基因的高效表达及其抗冻保护作用

[目的]微生物在适应外界环境急剧降温的条件下都会发生应激反应,产生一系列蛋白质被称为冷休克蛋白.冷休克蛋白对乳酸菌适应低温环境和增强抗冻能力方面发挥着重要作用.本文目的是为了研究乳酸乳球菌中冷休克蛋白CspC、CspD的作用.[方法]将冷休克蛋白CspC、CspD基因分别重组到质粒pNZ8148,转化乳酸乳球菌NZ9000后,加入Nisin诱导,对表达产物进行SDS-PAGE电泳分析,比较重组菌与空白菌在30℃条件下菌体生长差异及反复冻融活菌数的差异.[结果]得出CspC、CspD的相对分子量分别为7.0、6.2 kDa.[结论]CspC使菌体更加迅速的恢复了生长;冷休克蛋白CspD增强了菌体的抗冻存活率(增加了30～40倍).     

低温细菌与古菌的生物多样性及其冷适应机制

低温细菌与古菌广泛分布于地球的低温环境,包括南极、北极及高山地带的冻土、低温土壤和荒漠、冰川、湖泊、海冰,以及深海、冰洞和大气平流层等.栖息在这些低温环境中的细菌与古菌具有丰富的多样性,主要为α,p和γ-Proteobacteria分支、CFB类群分支和革兰氏阳性细菌分支等.由于低温环境中的微生物流动性低,因而是研究微生物地理学理想的生态系统,有助于理解地球微生物的多样性、分布规律乃至形成机制.由于长期生活在冰冻环境中,低温细菌与古菌形成了多种适应低温环境的生理机制,如它们通过细胞膜脂类的组成来调节膜的流动性以维持正常的细胞生理功能;利用相容性溶质、抗冻蛋白、冰核蛋白及抗冰核形成蛋白等实现低温保护作用;产生冷激蛋白、冷适应蛋白和DEAD-box RNA解旋酶保持低温下RNA的正确折叠、蛋白质翻译等重要的生命活动;另外还产生低温酶,提高能量产生和储存效率等以适应低温环境.随着DNA序列分析技术的飞速发展,各类组学方法也用于揭示微生物全局性的冷适应机制.     

低温微生物的冷适应机理及其应用

低温微生物广泛分布于极地、冰川、永久冻土和深海等寒冷环境,其冷适应能力是多种机理共同作用的结果,包括酶的低温催化活性、低温下膜流动性的保持、冷休克蛋白、抗冻蛋白以及抗冻保护剂等.低温微生物主要应用于催化低温发酵、表达热不稳定蛋白质、生产抗冻保护剂和冬季治理污水等领域.     

食品中低温微生物的适冷机制研究进展

低温贮藏是延长食品货架期、维持食品鲜度和质量安全的重要方法,然而仍有部分微生物能适应低温环境,使食品发生腐败变质。主要从细胞膜、适冷酶、冷休克蛋白、冷适应蛋白、代谢水平及低温防护剂等角度阐述国内外食品中低温微生物适冷机制的研究进展,为低温微生物在食品领域的应用与防护提供参考。     

微生物产生的冷休克蛋白研究进展

冷休克蛋白(cold shock protein,Csp)首先在大肠杆菌中发现,它与微生物对冷环境的适应及多种细胞功能有关。冷休克蛋白基因是一段编码70个左右氨基酸的DNA序列,在这段序列中有5′非翻译区(5′UTR)、冷盒及下游盒等特征。冷休克蛋白作为DNA或RNA结合蛋白在基因表达调控过程中起重要作用。冷休克蛋白在转录、mRNA稳定性及翻译等几个水平上被严格调控。     

细菌冷激蛋白研究进展

冷激蛋白(cold shock protein,CSPs)是微生物受到冷刺激所诱导合成的分子量为7 k Da左右的蛋白质,它们与细胞在低温环境下的应激反应密切相关。冷激蛋白的功能是作为RNA的分子伴侣与mRNA结合,阻止mRNA二级结构的形成,从而使翻译顺利进行。主要介绍了细菌冷激蛋白的功能、应用以及调控机制的研究进展,以期为更深入的生产应用和功能等的科学研究提供参考。     

嗜冷酶及其工业应用

生物圈中超过 80 %的地方温度低于5℃ ,在生态学上低温环境的影响范围更广。生活在这些低温环境中的嗜冷菌对低温有特殊的适应性。相对于嗜温菌而言 ,嗜冷微生物在低温条件下调节其膜流动性和膜通透性的能力更强 ,含有更多的不饱和脂肪酸和短链脂肪酸 ,还可通过合成冷激蛋白来响应冷激作用。嗜冷菌也可通过基因调控和自身的抗生素作用来适应低温。近来有研究报道 ,南北极严寒地区的海洋鱼类依靠血液中的抗冻蛋白来适应低温。生物体内的大多数生化反应都是由酶催化而成的 ,所以考虑嗜冷微生物的适应机制时首先应研究嗜冷酶的适冷机制。1 .嗜…     

微生物对低温极端环境适应性的研究进展

嗜冷微生物是地球寒冷环境中最主要的生物类群,并且是驱动全球生物地球化学循环的关键环节。嗜冷微生物在适应策略上显示出应对多种极端环境因素的巨大潜力,研究其适应和进化机制有助于更好地理解微生物与环境之间相互作用过程,并有效利用极端环境微生物资源。近年来,随着分子生物学和基因组学技术的高速发展,对微生物适应寒冷环境的机制及嗜冷微生物在指示气候变化和工农业应用方面均有一系列的突破。在此,本文将从基因组的GC含量、蛋白质稳定性、转录翻译调控、细胞膜流动性、渗透压调节、抗氧化损失和基因组适应性进化等方面总结当前在微生物适应低温环境机制上所取得的进展,并展望低温环境微生物在指示气候变化和工农业应用中的前景。     

多不饱和脂肪酸对微生物低温适应性的影响

地球生物圈75%以上的环境温度常年低于5℃,在这种低温环境中栖息着多种适应低温的微生物。在长期进化过程中低温微生物从细胞到分子水平形成一套独特的低温环境适应机制,而通过增加细胞膜膜脂中多不饱和脂肪酸含量来维持低温条件下最佳的细胞膜流动性是其中的一种。从多不饱和脂肪酸对微生物低温生长、细胞膜流动性细胞膜蛋白的组成和表达水平的影响来探讨多不饱和脂肪酸与微生物低温适应性的关系,总结多不饱和脂肪酸低温合成调节机制的研究进展,为相关的基础和应用开发研究提供参考。     

常温土壤中耐冷菌的分离、鉴定及产酶分析

目的:从常温土壤中筛选冷适应微生物,并进行初步鉴定和产低温酶分析。方法:采集吉首大学校园内土壤样品,通过低温富集培养筛选冷适应微生物;通过形态观察、生理生化特性检测和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析,对分离的菌株进行初步鉴定;利用平板筛选法检测其产低温酶特性。结果:分离获得6株耐冷细菌JSBP-1～JSBP-6,初步鉴定其分属假单胞菌属(Pseudomonas)、紫色杆菌属(Janthinobacterium)和节杆菌属(Arthrobacter);在5℃和15℃培养条件下,菌株JSBP-1产蛋白酶能力较强,JSBP-2和JSBP-6产淀粉酶能力较强,JSBP-5仅在5℃条件下有较强的产脂肪酶特性。结论:常温土壤中存在一定数量的冷适应微生物,其中假单胞菌是其优势菌群之一。这类适冷微生物菌群具有潜在的生产低温酶能力。