乳酸杆菌基因表达系统的研究进展
动物黏膜免疫疫苗基因表达系统一乳酸菌的研究进展
动物黏膜免疫疫苗基因表达系统一乳酸菌的研究进展王振华【摘要】乳酸菌是人及动物肠道中重要的益生菌,被公认为安全级(generally recognized as safe,GRAS)微生物.乳酸菌乳链菌肽诱导表达载体(Nisin controlled expression system,NICE)是近几年发展起来的一种表达系统,目前国内外学者利用乳酸菌NICE为载体来表达抗原蛋白研制黏膜免疫疫苗,刺激动物机体黏膜免疫系统产生高效的应答反应,试验证明抗原蛋白能在乳酸菌中正确表达,并能诱导机体产生分泌性抗体IgA(sIgA),同时激活机体系统免疫功能,具有重要开发前景.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2010(037)010【总页数】4页(P194-197)【关键词】黏膜免疫;乳酸菌【作者】王振华【作者单位】四川成都农业科技职业学院畜牧兽医分院,成都611130;四川农业大学,雅安,625014【正文语种】中文【中图分类】Q782动物机体约有80%以上的细菌、病毒和寄生虫感染都起始于黏膜表面。
黏膜免疫可诱导局部黏膜产生分泌性IgA(sIgA)、IgM和IgG等保护性抗体,并且通过机体共同膜机制诱导其它部位的黏膜也产生sIgA,这是黏膜免疫保护作用的主要机制。
此外,黏膜免疫还诱导黏膜细胞毒性 T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocytes,CTL)反应,且产生分泌IFN-γ和CD4+T细胞,这对于病原体侵入的预防和清除是非常重要的(Holmgren等,2005)。
因此黏膜免疫是保护机体免于病原体侵犯的重要屏障,在疫苗的设计中具有重要意义。
1 黏膜免疫抗原递呈活载体尽管黏膜免疫具有许多优点,但并非所有的抗原物质都可被成功地减毒以用来开发口服疫苗,一些抗原很难或根本无法在黏膜表面存活,且在低pH和肠道酶作用下会发生降解、口服吸收率低、单独使用无法产生有效的免疫保护反应等。
因此,活菌载体疫苗是目前疫苗研制的重要方向。
食品级乳酸菌基因表达系统的研究进展
２ 食品级载体选择标记
传统的乳酸菌载体为保持一定的选择压力都带有一
作者简介 ： 平 （９ ５ ） 唐 １７～ ，男 ，江苏南京人，讲师 ，在读博士研究生 ，研究方向 ：基因表达与调控。 通讯作者 ：郭锡杰
唐平等：食品级乳酸菌基 因表达系统的研究进展
２ ９
个或多个编码特定抗生素 （ 红霉素、氯霉素 ）抗性的基 因，由于抗性 因子具有可转移性 ，将其释放 到环境或被
在Ｌ１ｃｉ 功地 表达 了来源脯 氨酸亚氨基 肽酶 的基因 ． ｔ成 ａ ｓ
ｐｅ 【 。 ｐｉ
人或动物摄人体 内会带来严重的生物安全性后果 ，美国
片球 菌、链球菌及双 歧杆菌等 。传统乳制 品制 作有着 几 千年的历史 ，其 中的乳酸菌是 重要的可利用 生物资 源 ，乳球 菌和乳杆 菌的许多种通 常是被认为具有 安全 （ ｅ ｅａ ｙｒｇ ｒｅ —ｓ ａｅ Ｇ ｎ ｒｌ — ａｄ ｄａ— ｆ，ＧＲ Ｓ ｌ ｅ ｓ Ａ ）的特性 ，是一 种 食 品级 的微 生物 … 。在过 去 的２ 年 里 ，Ｌ ０ ＡＢ的特
用前景 十分广 阔。
包 括 内源性质粒 的去除 、电穿 孔方法的建立 等 ，已建
立 了一系列具有不同用途 的选择标记和突变系统等 ， 以及Ｌ Ｂ的模式菌Ｌ ｃｏｏ ｃｓ ａｔ 的基 因组 的测序完 Ａ ａｔｃｃｕ ｃ ｓ ｌ ｉ 成 【 ，这些都为Ｌ Ｂ ３ ］ Ａ 在食 品 、医药工程方面的应用提 供 了可能，而食品级的高效表达系统的构建和应用更是
１ 乳酸基 因工程菌
乳酸菌是人和大多数动物肠道内的常见 细菌 ，已证
明其在食品工业各个领域中的长期应用不具有致病性 ，
食品级乳酸菌表达系统研究进展
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生 物 技 术 通 讯 Ｌ Ｔ ＥＲ Ｎ Ｉ ＴＥ ＮＯＬ Ｅ Ｔ Ｓ Ｉ Ｂ Ｏ ＣＨ ＯＧＹ ｖ ｌ ８ Ｎｏ一 一 ｒ，２ ０ Ｈ ｏ Ｏ２ Ｍａ ０ ７ － １ ． ・ ． ，
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文 章编 号 ：０ ９ ０ ０ （０ ７０ — ３ ５ ０ １０ — ０ ２２０ ）２ ０ ４ — ３
［ 键 词 ］ 乳 酸 菌 ； 品 级 ； 菌 疫苗 ； 因表 达 ； 关 食 活 基 表达 系统
［ 圈分 类 号 ］ Ｑ ８ 中 ７
［ 献标识码］ Ａ 文
Ａｄｖ ｎ ｅ ｎ Ｅｘ ｅ ｓｏ Ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｃ ｉ ｉ ｃ ｅ ｉ ａ ｃ ｓ ｉ ｐｒ ｓ ｉ ｎ ｙ ｔ ｍ ｆ ｒ Ｌａ ｔｃ Ａｃ ｄ Ｂａ ｔ ｒａ
乳 酸 菌 （ ｃｉ ａｉ ｂ ｃ ｒ ，ＡＢ 是 一 类 能 利用 碳 水 化 合 物 １ ｔ ｃｄ ａｔ ａ Ｌ ） ａ ｃ ｅ ｉ 产 生 乳 酸 的 革 兰 阳性 菌 的 通 称 ｆ 包 括 乳 杆 菌 属 、 球 菌 属 等 至 Ｉ １ ， 乳 少２ ３个 属 。 作 为 重 要 的 益 生 菌 ， 酸 菌 已被 广 泛 地 应 用 于 食 乳 品 、饮 料 和 微 生 态 制 剂 等行 业 中 ，被 公认 为是 安 全 的 （ｅｅａ ｙ ｇｎｒ ｌ ｌ ｒｇｒｅ ｓｓｆ， Ｒ Ｓ 食 品级 微 生 物＿ ｅａｄｄ ａ ａ Ｇ Ａ ） ｅ １ 】 。乳 酸 菌 产 生 的一 些 酶 、 抗 微 生物 多肽 能 使 食物 美 味 可 Ｅ且 长久 保 持 ｌ 。乳 酸杆 菌 通 过 重 建肠 道 菌 群 平 衡 ，有利 于人 类 及 某 些 动物 宿 主恢 复 并 提 高 健 康
乳酸菌食品级高效表达载体系统的研究进展
综述与专治乳酸菌食品级高效表达载体系统的研究进展张金宝1,乌云塔娜2(1.内蒙古扎兰屯农牧学校,内蒙呼伦贝尔162650;2.呼伦贝尔市新巴尔虎右旗畜牧局动物疫控中心,内蒙古呼伦贝尔162650)摘要:乳酸菌以其遗传工程可行并操作简单,在建立和研究乳酸菌食品级高效表达载体系统方面具有十分重要的实际意义。
本文对乳酸菌食品级高效表达载体系统的最近研究及其在外源基因表达方面的应用概况进行初步总结。
指出食品级乳酸菌工程及其表达产物可直接用于食品工业、医药和保健品等领域,是具有巨大应用前景的技术。
关键词:乳酸菌(LAB);食品级;表达载体系统中图分类号:T S201.6文献标识码:A文章编号:1004-6704(2008)06-0042-03The Food Grade Inducible Over ProductionExpression System of Lactic Acid BacteriaZH ANG Jin-Bao,WU Yun-tana(1.Zalantun F armets and Sc hools in I nner M ong oli,Zalan tun,I nner M ong li162650;2.X in baery ou qi ise ase Cintrol Ceter,Zanlantun,162650)Abstract:T he g enetic pro ject of the L actic A cid Bacteria(LA B)is simple o per ated。
T hat already w idely used in to ex press many other sour ces g ene.Study the Fo od-Gr ade Inducible Over-P roduct ion Ex pression System-of L actic Acid Bacteria hav e v ery impo rtant significance.In this paper,T here are preliminary co nclusio n the research o f t he Fo od-Gr ade Inducible O-v er-P roduct ion Expressio n Sy stem-o f Lactic Acid Bacter ia at r ecently and it's used in to ex press other g ene aspects.Key words:lactic acid bacter ia;fo od-gr ade;over-production;ex pression system乳酸菌(Lactic acid bacteria,LAB)是一群革兰氏阳性厌氧细菌,能发酵碳水化合物(如葡萄糖),主要代谢产物是乳酸的各类细菌的统称。
乳酸杆菌表达系统的研究进展
乳酸杆菌表达系统的研究进展丁轲程安春(四川农业大学动物科技学院四川雅安625014)乳酸杆菌是一种常见的益生菌，它的应用已有几百年的历史，是一种公认的具有GRAS(Generally Regarded As Safe)有益微生物。
该菌广泛存在于人、动物和植物中，可以产生多种物质，如短链脂肪酸、过氧化氢、细菌素、蛋白质和各种酶类等。
尤其重要的是它是人和动物肠道中最重要的优势菌群之一，对于机体的代谢、免疫调节等方面起着极其重要的作用。
但随着基因工程技术的发展日趋完善，人们已不再满足于乳酸杆菌自身固有的功能，特别是当前由于疫苗免疫和菌(毒)株的残留毒力之间的矛盾，促使人们寻求能良好表达外源抗原且安全的疫苗载体候选菌株，乳酸杆菌便自然成为最佳选择菌株之一，因此近年来在疫苗载体的研究中日益受到重视，但其研究却远远落后于病原微生物。
现就这一方面作一综述。
1 乳酸杆菌表达载体的优点乳酸杆菌作为表达载体有许多独特的优势，这主要是因为乳酸杆菌是人和动物体内最优势的益生菌株之一，许多研究都表明它的有无和多寡都对机体有着至关重要的影响，以它为表达系统有其它菌株不可比拟的优点，主要表现在以下方面：①乳酸杆菌是至今发现的唯一没有致病性的一个种；②它在人和动物体内占绝对优势，以它为表达系统，较其它菌株更易达到较高的表达量；③若选择非抗性标记，则该表达系统中的菌体、选择性标记、诱导物均为食品级，为生产绿色安全的食品提供了可能；④乳酸杆菌菌体本身就对机体有益生作用，其分泌多种物质更是机体必不可少的，若再在其载体上克隆入外源基因，这样就可集菌体、自泌物质和外源蛋白于一体；⑤乳酸杆菌对机体粘膜有极强的粘附作用，因此构建的乳酸杆菌基因工程菌就可在粘膜处不断繁殖，持续向机体释放目的蛋白；⑥乳酸杆菌可直接口服，能够耐受胃液中的强酸和小肠上段的胆盐，这样就免去了目的蛋白的体外提纯等后加工。
2 乳酸杆菌质粒1976年Chassy[1]首先发现乳酸杆菌中存在质粒，质粒在不同的乳酸杆菌中分布不均，Vescovo等[2]对159株乳酸杆菌进行质粒抽提，发现L. reuteri、L. helveticus 和L. acidophilus 含质粒的比率较高，分别为63%、27%和20%，L. casei仅有4%的菌株含有质粒，L.plantarum、L. brevis 和L. coryniformis没有发现质粒。
基因工程乳酸菌作为活载体表达外源蛋白及疾病防治研究进展
基因工程乳酸菌作为活载体表达外源蛋白及疾病防治研究进展刘琼^*2，陈宏亮2 ,姜延龙2 ,王春凤2收稿日期：2018—05—03基金项目：国家十三五重点研发计划项目(2017YFD0501000)； 国家自然科学基金项目(31602092，31272552，31272541 )；吉林省科技发展计划项目(20160519011JH,20170204034NY,20180201040NY)(吉林省教育厅科技研究项目(2016120)(吉林工程技术师范学院校级科 研项目(2016)作者简介:刘琼(1980 -)，女，实验师，博士，研究方向为动物微生态与黏膜免疫学，E-mail ： liuqiong@jlenu. edu. cn通讯作者：王春凤,E-mail ：wangchunfeng@ jlau. edu. cn[35] 李海燕，方肇勤，梁尚华.小鼠移植性肝癌(H22)模型的研究及在中医药抗肿瘤中的应用[J ].中国中医基础医学杂 志，2000, 6(1) ：27—29.[36] 姚明，杨建平，王丽娜，等.腹水传代与体外培养Walker 256癌细胞系建立大鼠骨癌痛模型的可行性[J ].中华医学杂志，2008, 88(13) ：880-884.[37] 王红卫，卓忠雄，赵树文，等.大鼠Walker-256皮下移植瘤模型的建立及其超声评价* J ] •临床超声医学杂志，2007, 9(2) ：68—71.[38] Mandio R , Diinne A A , Eikelkamp N , et al. Expression of MMP 一3, MMP 一 13 , TIMP -2 and TIMP -3 in the VX2 carcinoma of the New Zealand white rabbit [ J +. Anticancer Research , 2002, 22(6A )：3 281.[39] Jiu AH , Xu H X , Liu W J , ei al Anti-tumor effect ot Rhapontic-um uniUorum in H22-bearing mica [ J +. chin J Exp Tradit MedForm (中国实验方剂学杂志),2011,17(5) ：165—167.[40] 赵方，胡明道，陈鹏.小鼠肝癌原位移植模型的建立及其研(1.吉林工程技术师范学院食品工程学院，吉林长春130052 ； 2.吉林农业大学动物科学技术学院 吉林省动物微生态制剂工程研究中心 教育部动物生产和产品质量安全重点实验室，吉林长春130118中图分类号：Q78文献标志码:A乳酸菌是一类可以发酵碳水化合物产生乳酸的兼性厌氧菌总称，包括乳球菌、乳杆菌、链球菌、片球菌和双歧杆菌等，美国食品和药品监督管理局 (FDA )将许多乳酸菌定义为“食品级”微生物，极少 数如化脓性链球菌，肺炎链球菌是致病菌。
乳酸菌基因组学与基因工程的研究新进展
乳酸菌基因组学与基因工程的研究新进展薛迎迎，杨汝德（华南理工大学生物科学与工程学院，广东 广州 510006）摘要：本文对乳酸菌基因组学的研究新进展，包括乳酸菌基因组测序、基因组的进化和基因转移、乳酸菌重要的功能基因等以及乳酸菌基因工程的研究新进展，包括乳酸菌食品级表达载体、食品级载体选择标记、活体疫苗载体等方面进行了概述。
关键词：乳酸菌；基因组学；基因工程中图分类号：Q939.1；文献标识码：A；文章篇号:1673-9078(2008)06-0617-04Advances in Genomics and Genetic Engineering of Lactic Acid BacteriaXUE Ying-ying, YANG Ru-de（College of Bioscience and Bioengineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China）Abstract: In this paper, research advances in genomics of lactic acid bacteria were reviewed, including genome sequencing, evolution, gene transfer and functional gene. The recent advances in genetic engineering of lactic acid bacteria were also introduced, including food-grade expression vector, selective marker, and live vaccine vector.Key words: lactic acid bacteria; genomics; genetic engineering乳酸菌( lactic acid bacteria , LAB)，是一类能利用碳水化合物产生大量乳酸的革兰氏阳性细菌的通称，广泛存在于自然界中，被公认为是安全的食品级微生物。
乳酸杆菌及其体外表达系统在临床中的应用及其前景
乳酸杆菌及其体外表达系统在临床中的应用及其前景王青元;周颖【摘要】Lactobacillus is a kind of probiotics in vivo, regarded as food-grade microbe, which play an important part in disease prevention and treatment, anti-aging and anti-tumor. Current studies of lactobacillus are mainly focused on gene therapy, functional protein expression and novel vaccine vectors etc. , Major vaccines using lactobacillus as vectors are contraceptive vaccine and HPV vaccine. The enigeering of lactobacillus has demonstrated a more broad application prospects in disease prevention and treatment.%乳酸杆菌是人体中重要的益生菌,被公认为食品级的微生物,在疾病预防、治疗、抗衰老和抗肿瘤等方面发挥着重要的作用.目前,乳酸杆菌的研究主要集中于基因治疗、功能蛋白表达及作为新型疫苗载体等方面.以乳酸杆菌为载体的疫苗主要有避孕疫苗和人乳头瘤病毒疫苗等,工程化改造的乳酸杆菌在疾病预防和治疗中有着更为广阔的前景.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2011(017)017【总页数】4页(P2561-2564)【关键词】乳酸杆菌;基因表达;遗传载体【作者】王青元;周颖【作者单位】安徽医科大学附属省立医院妇产科分子实验室,安徽省分子医学重点实验室,合肥,230001;安徽医科大学附属省立医院妇产科分子实验室,安徽省分子医学重点实验室,合肥,230001【正文语种】中文【中图分类】R378.992乳酸杆菌，因发酵糖产生大量乳酸而命名。
乳酸杆菌的研究进展
乳酸杆菌的研究进展编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（乳酸杆菌的研究进展）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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乳酸杆菌的研究进展摘要乳酸杆菌是一类近年来研究较多的益生素,大量试验结果表明，乳酸杆菌中的一部分菌种对人和动物的保健和疾病治疗有效果。
本文主要介绍了乳酸杆菌的分离与鉴定，菌种的保藏，代谢产物，生理功能及应用研究，是一种前景广阔的微生态制剂。
乳酸杆菌乳酸杆菌，是一类能使糖类发酵产生乳酸的细菌,是一群生活在机体内益于宿主健康的微生物。
乳酸杆菌存在广泛,其生长温度在20～53℃ ，最适温度为30~40 ℃；嗜酸性，最适合pH5.5～6.0,在pH3.0～4.5中仍然能生存,在无芽胞杆菌中其耐酸力最强。
乳酸杆菌是一群杆状或球状的革兰氏阳性细菌,不形成芽孢，触媒阴性,细胞色素缺失，其DNA中G+C含量少于55%。
乳酸杆菌绝大多数是厌氧菌或者兼性厌氧的化能营养菌，生长繁殖于厌氧或微好氧、矿物质和有机营养物丰富的微酸性环境中。
在污水、发酵生产（如青贮饲料、果酒啤酒、泡菜、酱油、酸奶、干酪)培养物、动物消化道等中乳酸杆菌含量较高。
乳酸菌不仅已广泛应用于畜牧业、食品加工业, 随着研究的深入，也在一些疾病治疗中得以应用，用于增强患者的免疫、营养、生长刺激等。
乳酸杆菌的分离与鉴定1 乳酸杆菌的分离从不同的基质中分离乳酸杆菌时，根据乳酸杆菌所在生长环境的不同以及是否为优势菌可选择不同组分的培养基。
主要有以下几种常用的培养基[1］：（1) MRS 培养基当乳酸杆菌是待分离区系的优势菌时，常用MRS 培养基对其进行分离。
乳酸杆菌的研究报告进展
乳酸杆菌的研究进展摘要乳酸杆菌是一类近年来研究较多的益生素，大量试验结果表明, 乳酸杆菌中的一部分菌种对人和动物的保健和疾病治疗有效果。
本文主要介绍了乳酸杆菌的分离与鉴定，菌种的保藏, 代产物，生理功能及应用研究，是一种前景广阔的微生态制剂。
乳酸杆菌乳酸杆菌，是一类能使糖类发酵产生乳酸的细菌，是一群生活在机体益于宿主健康的微生物。
乳酸杆菌存在广泛，其生长温度在20~ 53℃ , 最适温度为30~ 40 ℃；嗜酸性，最适合pH5.5～6.0，在pH3.0～4.5中仍然能生存，在无芽胞杆菌中其耐酸力最强。
乳酸杆菌是一群杆状或球状的革兰氏阳性细菌，不形成芽孢, 触媒阴性,细胞色素缺失,其DNA中G+C含量少于55%。
乳酸杆菌绝大多数是厌氧菌或者兼性厌氧的化能营养菌，生长繁殖于厌氧或微好氧、矿物质和有机营养物丰富的微酸性环境中。
在污水、发酵生产（如青贮饲料、果酒啤酒、泡菜、酱油、酸奶、干酪）培养物、动物消化道等中乳酸杆菌含量较高。
乳酸菌不仅已广泛应用于畜牧业、食品加工业, 随着研究的深入, 也在一些疾病治疗中得以应用, 用于增强患者的免疫、营养、生长刺激等。
乳酸杆菌的分离与鉴定1 乳酸杆菌的分离从不同的基质中分离乳酸杆菌时，根据乳酸杆菌所在生长环境的不同以及是否为优势菌可选择不同组分的培养基。
主要有以下几种常用的培养基[1]：（1）MRS 培养基当乳酸杆菌是待分离区系的优势菌时，常用MRS 培养基对其进行分离。
目前MRS 培养基已经成为国标上公认的用于乳酸杆菌分离较好的培养基，常用于从乳酸杆菌发酵制品中分离菌种以及菌种分离后的传代培养。
（2）RSMA 培养基RSMA 培养基是近几年发展起来用于乳酸杆菌分离的一种非选择性培养基，由于该培养基中加入0.05%的钌红染料,其最大优点是可以使不同菌种在其表面生长并形成颜色各异易于鉴别的菌落。
通常情况下, 乳酸杆菌在RSMA 培养基上形成黄色菌落, 而嗜热链球菌为紫红色菌落, 肠球菌是白色菌落。
乳酸乳球菌表达系统的研究进展_王永刚
图 1 NICE 系统蛋白表达示意图
2 乳酸乳球菌表达系统的应用
乳酸乳球菌是肠道内的常见菌种， 其作为一种食 品级的安全微生物已越来越受到科研工作者的青睐。 目前对乳酸乳球菌应用最多的是食品工业和医药行 业。 2.1 L. lactis 表达系统应用于食品工业
目前， 构建乳酸菌乳球菌食品级载体-受体系统， 寻找一些在乳酸乳球菌中的克隆和表达中有价值的基 因已成为乳酸菌分子遗传学研究的趋势并在食品研究 和生产领域具有重大意义。 乳酸菌食品级高效表达系 统 （NICE） 是 现 阶 段 应 用 最 广 的 高 效 诱 导 表 达 系 统 ， 由 于 NICE 系 统 的 诱 导 剂 、 宿 主 菌 和 载 体 都 是 安 全 的 食品级的， 其应用前景相当广阔。 如若在该系统中加 入诱导物乳链菌肽后诱导率可达 1 000 倍以上 。 ［12-13］ 因 此， 在可控蛋白的生产中该系统是首选表达系统， 同 时在生产表达时该系统具有良好的安全性， 所以可用
乳酸杆菌作用机制的研究进展
乳酸杆菌作用机制的研究进展一、概述作为一种广泛存在于人和动物肠道内的益生菌，其在维护机体健康方面的作用日益受到人们的关注。
乳酸杆菌以其独特的代谢方式和生理特性，在促进营养物质吸收、调节肠道菌群平衡以及提高免疫力等方面发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展，乳酸杆菌的作用机制逐渐得到揭示，其在食品工业、医药学以及生物制剂等领域的应用也日趋广泛。
乳酸杆菌具有较强的代谢碳水化合物产酸能力，能够将糖类发酵产生乳酸或其他酸类物质，这些酸类物质对于维持肠道环境的酸碱平衡至关重要。
乳酸杆菌还能合成葡聚糖和杂多糖，提高机体对蛋白质、乳糖和钙等营养物质的消化吸收，为机体提供充足的能量来源。
乳酸杆菌在调节肠道菌群平衡方面发挥着关键作用。
它通过竞争营养物质、产生抑菌物质以及占据肠道黏膜表面等方式，抑制肠道内有害菌的生长繁殖，从而维持肠道微生态的平衡。
这种平衡状态对于预防肠道疾病、促进机体健康具有重要意义。
乳酸杆菌还具有显著的免疫调节作用。
它能够明显促进细胞分裂、促进抗体产生、活化巨噬细胞，并诱导产生干扰素等，从而提高机体的抗病能力。
这些免疫调节作用使得乳酸杆菌在预防和治疗感染性疾病、肿瘤等方面具有潜在的应用价值。
乳酸杆菌以其独特的生理特性和作用机制，在维护机体健康方面发挥着重要作用。
随着对乳酸杆菌作用机制的深入研究，相信其在未来会有更广泛的应用前景。
1. 乳酸杆菌的概述乳酸杆菌是一类广泛存在于自然界中的细菌，以其能够将葡萄糖等糖类分解为乳酸的特性而得名。
这类细菌属于革兰氏阳性杆菌，形态上常呈单个、成双或短链排列，是一种厌氧或兼性厌氧型细菌。
乳酸杆菌具有强大的代谢碳水化合物并产生乳酸或其他酸类物质的能力，这使其在生产生活中具有广泛的应用价值。
乳酸杆菌分布广泛，特别是在人和动物的消化道、阴道等部位，是这些部位正常菌群的重要组成部分。
在正常情况下，乳酸杆菌与其他微生物共同维持着宿主体内的菌群平衡，对宿主健康起着至关重要的作用。
乳酸杆菌及双歧菌基因表达载体系统的研究近况
【综述】
乳酸杆菌及双歧菌基因表达载体系统的研究近况
吕晓英综述，张朝武审校
［关键词］ 乳酸菌；乳球菌；乳杆菌；基因表达；载体系统；质粒 ［中圄分类号］Ｒ１１５ ［文献标识码］ｃ ［文章编号］１００３．８５ｃｒ７（２００５）０３．０２１３．０３ 乳酸菌是一类能利用可发酵糖类产生大量乳酸的细菌 的通称。这类细菌在自然界分布广泛，可寄居于人和各种 动物的肠道及其它器官内。在土壤、植物根部和许多人类 食品、动物饲料，还有自然界的湖泊和河水、污泥以及一 些临床样品中都发现有乳酸菌的存在。乳酸菌在与人类生 活密切相关的工业、农业和医药等重要领域有很高应用价 值。相当多的乳酸菌对人、畜健康起着有益的作用。乳酸 菌主要包括２３个属，其中与分类密切相关的有革兰阳性兼 性厌氧球菌中的乳球菌属（Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ），革兰阳性无芽胞 杆菌中的乳杆菌属（ＬａｃｔｏｂａｃｉＵｕｓ）以及不规则的专性厌氧 菌中的双歧杆菌（Ｂｉｆｉｄｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）。本文对乳酸杆菌及双歧 菌基因工程表达系统的研究进展综述如下。
肠道菌中的乳杆菌、拟杆菌、厌氧梭菌以及链球菌， 在质粒方面的研究已有不同的进展【１２］，双歧杆菌质粒的研
究相对较少。１９８２年，Ｓｇｏｒｔａｆｉ等ｕ３Ｊ对１ ４６ｌ株共２４个种的
型乳杆菌。转化效率虽低，但依然为食品级乳杆菌的基因
工程奠定了基础ｂ Ｊ。在另外的一个研究中，重组质粒在诱
导条件下在植物乳杆菌中高水平表达了细菌素…６。 １．３质粒分离的稳定性 乳杆菌的大多数内源性质粒是稳定的。一些菌株在实 验条件下传代几年，质粒也没有明显的变化。但也有一些 例外，如肉中存在的某些乳杆菌，由质粒携带的麦芽糖利 用特性，发现为不稳定遗传ＨＪ，在吖啶橙存在时，连续三 次传代，可引起全部质粒的丢失。类似的情况也见于嗜热 乳杆菌质粒相关的半乳糖利用标记和质粒携带的乳糖标记。 一般来说，标记存在于４０～８０ ｋｂ的大质粒上。大质粒的相 对不稳定性不同于小的隐蔽性质粒。在诸如植物乳杆菌、 戊糖乳杆菌中，发现一些质粒在吖啶橙存在时，用亚致死 温度培养细菌时不能被消除１８Ｊ，而上述条件在消除大多数 细菌内源性质粒是很有效的。因这些小质粒的存在，在非 实验条件下，使带质粒菌株具有超过无质粒株的选择优势， 尽管这些质粒并不带有必须基因。 １．４质粒结构 从乳杆菌中分离的８个小的隐蔽性质粒的核苷酸序列 已经测定。其中包括植物乳杆菌的ｐｌｌＭ、ｐｃ３０ｉｌ、ｐｌｌ、 ｐ３０１４．２、ｏＡ，戊糖乳杆菌的ｐ３５３．２，德氏乳杆菌的ｐＬＪｌ， 希氏乳杆菌的ｐＬＡＢ １０００，大小在１．９～３．５ ｌｃｂ之间，结构 及组成均非常相似。除ｐＬＪｌ之外，所有质粒都是与革兰阳 性杆菌质粒复制蛋白（Ｒｅｐ）相似的一种蛋白。根据这些具 有复制蛋白的功能特性，以及和其它质粒复制蛋白结构相 似性，推测乳杆菌属的小质粒是以滚环（ＲＣＲ）方式进行 复制的。它们复制可产生单股ＤＮＡ中间体的积累【９ｊ９。其中 ｐｌＡＢｌ０００的最小复制区域已确定为１．５ 杆菌质粒结构与革兰阳性菌其它ＲＣＲ质粒结构的相似性， 推测所有其它乳杆菌质粒最小复制区域在大小上是类似的。
“食品级”乳酸菌表达载体系统的研究进展
目前 ，多数外源基 因的 克隆与表 达 ，主要 采用 大肠杆
菌 。然 而 ，由于大 肠杆 菌能够 引起 人类 和动物发 生不 同程 度的腹 泻 ，导致机 体损伤 ，所 以其表达产物 需要经 过复杂
整 合 到一 株 敲 除质粒 的 Ｌ１ｃ ｓ ５ ７ ． ｔ ａ ｉ ＭＧ ２６的染 色体 上 ，并
通过 双交 换使 ｌｃ ａＦ基 因 失活 ，结 果 该菌 株不 能 利用 乳糖
（ ａ‘ Ｌ ｃ 。然 后再将克 隆有 ｌｃ ） ａＦ基因 的质 粒转到上 述菌株 中 ，
的分离纯 化才能达 到食 品医药标 准 。与之 相比 ，乳酸菌作
随 即也展开 了对其 他乳 酸菌基 因组 序列 的研究 【，旨在 通 ７ ］ 过揭 示乳酸菌 遗传背景 的基础 上 ，为相 关方面 的研究提供 更新 的理论依 据和操作 平 台。国内外 的学者业 已从疫苗研 究及 应用和体 外发酵工 程的可持 续发展 角度 出发 ，构建 了
为选择 压力的乳酸 菌表达 载体 ｐ ２ｔ ，Ｔ ｋｌ Ｗ４ ５ｔ ａａ ａ等构 建 的
以乳 糖合 成酶 为 选择 压 力乳 酸菌 表 达 载体 ｐ Ｅ ６ ０ｓ 。 Ｌ Ｂ ０ ｔ等 ］
Ｄ 木 糖和蔗糖 选择标 记 。 ，
１１１ 乳糖 选 择标 记 ：ＭａＣ ｒ ｃ ．． ｃ ｏｍｉ ｋ等将 完整 乳糖 操 纵子
“ 品级 ＂乳酸 茵表 达载体 系统 的研 究进展 食
郝凤 奇 ，杨 桂 连 ，叶 丽 萍 ，王春 凤
（ 吉林农业 大学 动物 科技学 院动物 微生态 学研 究室 ，吉林 长 春 １０ ） ３ １８ １
中图 分 类 号 ：Ｑ９ ９１ ８ ３ ．１
乳酸菌作为基因表达载体的研究概况
碳水化合物产生乳酸的革兰氏阳性细菌的总称 ，主要
包括乳杆菌 、 乳球菌 、 明串珠菌 、 片球菌 、 链球 菌及双歧 杆菌等 。这种细菌在 自然界分布广泛 ，可寄居在人和 动物体 内， 是公认 的安全级 的微生物 （ ｅｅａｙ ｅａｄｄ Ｇ ｎｒｌ ｇｒｅ ｌｒ ａ ｆ， Ｒ Ｓ ， ｓ ａ Ｇ Ａ ）在医药生产 、 ｓｅ 保健 药物 、 品发 酵和饲 食 料添加剂等重要领域有很 高的应用价值。 随着分 子生物学领域研究 的不 断深 入 ， 重组基 因 工程乳酸菌以其集益生作用和外源基因表 达的双重功
关键 词 ： 乳酸 菌 ； 因ａｃｉ ｉ ｃｅ ｉ ｓａ Ｖｅ ｔ ｒ ｏ ｎ ｐｒ ｓ ｉｎ ｔｃＡｃ ｄ Ｂａ ｔ ｒａ ａ ｃｏ ｆＧｅ ｅＥｘ ｅ ｓｏ
Ｂ ａ － ｇ Ｄ ａ －ｕ ＡＩ ｎ ￣ｎ ， ＡＩ ｎ ｊｎ Ｌ Ｘｉ
生物化学 。
１ 乳酸菌表达细胞因子 ． ２
白介素 、 扰素和内皮激素等细胞 因子已在乳酸 干
菌种等 到了表达 和应用 。Ｓｅ ｌ 等［ ｔ ｄｅ ３ ｉ ｒ １ 利用乳酸乳球菌
成功分 泌表达 了 Ｉ— ０ 将此重组 乳球菌用于小 鼠 ， Ｌ ｌ， 可
｝通信作者 ： 戴贤君（ ９ ｌ ）男 （ ）副教授 ， 士， １７一 ， 汉 ， 博 研究方 向： 品 食 安全与生物技术 。
白兰芳 ， 贤君 ’ 戴
（ 中国计量学院 ， 浙江 杭 州 ３０ １ ） １０ ８
摘 要 ： 乳 酸 茵表 达 载 体进 行 综 述 ， 就 包括 乳 酸 菌 的应 用与 安 全 性 ， 酸 菌表 达 载 体 的质 粒 、 酸 茵 表 达 系统 的 筛选 乳 乳
标记、 乳酸茵作为表达载体 的不足与未来的发展前景 。
乳酸菌食品级基因表达系统的研究进展
乳酸菌食品级基因表达系统的研究进展王海英祁克宗*彭开松(安徽农业大学动物科技学院安徽合肥230036)乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)是一类可发酵碳水化合物,并产生大量乳酸的革兰氏阳性细菌的统称112,因其在食品工业中应用广泛且对人和动物无致病性,被公认为是安全级(generally r egarded as safe,GRA S)微生物。
与大肠杆菌、酵母菌相比,乳酸菌的分子遗传学的研究起步较晚。
近年来,乳酸菌分子生物学及作用机制的研究取得了重大发展,加之乳酸菌的模式菌乳酸乳球菌(L actococcus lactis)的完整基因组已经测序完成122,这为乳酸菌基因工程的发展和表达载体的构建奠定了基础,也为其在食品、医药工程及其改良方面的应用提供了可能,因此乳酸菌食品级表达系统的构建及应用已成为该领域研究的前沿和热点。
1食品级基因表达系统的基本要求/食品级0系统的定义为:能最大限度应用于食品工业,或产生用在食品中的产物的系统。
食品级基因表达系统的基本要求如下:(1)载体必须是食品级的,由来自同源宿主或密切相关的安全型微生物的DNA组成,且不含有非食品级功能性DNA片段;(2)宿主菌为食品级且可鉴定及稳定的微生物,如乳酸乳球菌、乳酸杆菌及双歧杆菌等,经过先进的分类方法鉴定过的,以及运用适当的分子生物学技术,如DNA 序列分析、PCR扩增、DNA杂交等方法去确认过宿主菌的遗传组成;此外,在食品中或进入人的消化道后必须是非常稳定的;(3)采用食品级选择标记,传统的乳酸菌载体为保持一定的选择压力都带有一个或多个编码特定的抗生素(红霉素、氯霉素)抗性的基因,但因抗性因子的转移,将其投放到环境、人或动物体内会带来严重的生物安全性后果,因此应采用食品级选择标记代替抗生素标记;(4)采用食品级诱导物,如乳糖、蔗糖、嘧啶、乳酸菌肽等可食用物质。
2食品级选择标记传统的乳酸菌载体因带有抗生素抗性选择标记而限制了其在食品工业中的直接应用,现亟需研究食品级的标记,目前已成功开发出多种应用于乳酸菌的非抗生素抗性选择标记,主要有三类:糖类选择标记、细菌营养缺陷型标记以及编码细菌素抗性或免疫性的标记。
乳酸杆菌基因表达系统的研究进展
乳酸杆菌基因表达系统的研究进展徐义刚1,2,崔丽春1(1.东北林业大学,黑龙江哈尔滨150040; 2.东北农业大学动物医学院,黑龙江哈尔滨150030)摘要乳酸杆菌是人及动物肠道中重要的益生菌,被公认为安全级(generall y recognized as safe,GRA S)微生物。
乳酸杆菌表达系统是近几年发展起来的一种表达系统,随着乳酸杆菌分子生物学的发展、各类表达调控元件的分离,相继发展了乳酸杆菌的克隆载体、表达载体和整合载体。
乳酸杆菌具有免疫佐剂、吸附黏膜、抗胆汁酸能力,以乳酸杆菌为载体,作为外源基因的传递和表达系统,研制口服疫苗,刺激黏膜免疫系统产生有效的免疫应答,具有重要开发前景。
关键词乳酸杆菌;外源基因;表达系统中图分类号Q939.11+7文献标识码A文章编号1005-7021(2007)03-0087-05Progress on G ene E xpressi on Syste m of Lact obacill usXU Y-i gang1,2,C U I L-i chun1(1.N ort h e a stF orest ry Univ.H arbin150040;2.C oll.of Veteri nary M e d.N ort h e a st Agric.Un i v.H arbi n150030)A bstrac t Lactobacill us is a k i nd o f i m portant prob i o ti c i n gastro-i ntesti nal tracts o f hu m an and most an i m a l s,and t hey are conside red to be safe bacter i a w it h a GRA S(generall y regarded as safe)status.T he express i on syste m s o f Lactobacillus is a k i nd of expression sy stem tha t have been deve l oped i n recent yea rs,and as t he deve l op m en t of mo-lecu l ar b i o l ogy o f Lactobacillus,and the sepa ration o f var i ous expressi on regu l a t o ry ele m ents,t he c l on i ng vector,the expressi on vector,and the i ntegrati on v ector have been deve loped one a fter ano t ctobacillus possesses many properties such as i m mune ad j uvant,adsorpti on mucosa,ant-i b ile ac i d capab ili ty;take Lactobacillus as a vector trans-fero r and expressi on syste m s o f exogenous gene to study ora l vacc i ne,sti m u l ate mucosa i m m une syste m to produce e-f fecti ve i m mune responses,a ll o f these possess i m portant deve l op m ent prospect.K eywords Lact obacillus;exogenous gene;expressi on syste m乳酸菌(Lactic ac i d bacteria,LAB)是人及动物肠道中极为重要的益生菌群之一,该菌为兼性厌氧的革兰氏阳性菌,是乳品工业发酵的重要菌类,是在食品、医药工程领域具有重要应用前景的食品级微生物,包括乳酸球菌、乳酸杆菌、双歧杆菌等十几个属。
乳酸杆菌基因表达系统的研究进展
（ ． 北 林 业 大学 ， 龙 江 哈 尔 滨 １东 黑 １０４ ２ 东 北 农 业 大 学 动 物 医学 院 ， ５０ ０； ． 黑龙 江 哈 尔 滨 １０ ３ ） ５０ ０
摘
要
乳 酸 杆 菌是 人 及 动 物 肠 道 中 重要 的益 生茵 ， 公 认 为 安 全 级 （ ｅｅａ ｙｒｃｇｉ ｄａ ａｅＧ Ａ ） 生 被 ｇｎｒｌ ｏｎｚ ｓｓｆ， Ｒ Ｓ 微 ｌ ｅ ｅ
Ｘ Ｕ Ｙｉｇ ｎ ＣＵＩ Ｌ ． ｈ ｎ ． ａ ｇ 一。 ｉｃ ｕ （．Ｎ ｒ ｅｓＦ ｒ ｔ ｎｖ ａｂ ５ ００； ．Ｃ ｌ ｆＶｔ ｉａｙＭｅ．Ｎ ａ ｅ ｇｉｏ ｅｅｎ ｒ ｄ ｏ ｈ￣ｔ ｒ．Ｕ ｉ ｎ １ ｒ Ａ ｃ ．Ｈａｂ ５ ０ ０ ｒｉ １０ ３ ） ｎ
Ｌａ ｔ ｂ ｉｌｓ ｉ ｉ ｄ ｏ ｘ ｒ ｓ ｉｎ ｓ ｓｅ ｔａｔｈ ｖ ｅ ｅ ｅｏ ｅ ｎ ｒ ｃ ｎｔｙ ａ ｓ，ａ ｄ ａｓｔｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｍ ｏ ｃｏ ａｃｌｕ ｓ ａ ｋ ｎ ｆｅ ｐ ｅ ｓｏ ｙ ｔ ｍ ｈ ａ ｅ ｂｅ ｎ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｉ ｅ ｅ ｅ ｒ ｎ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｏ — ｌ ｃ ａ ｉｌ ｇ ｆＬ ｔ ｂ ｉｌ ｓ ｎｄ ｔｅ ｓ ｐ ａ ｉｎ ｏ ａ ｉｕ ｘ ｒ ｓ ｉｎ ｒｇ ａｏ ｙ ｅｅ ｎ ｓ ｔｅ ｃｏ ｉ ｇ ｖ ｃｏ ｅ ｕｌｒｂ ｏｏ ｙ ｏ ａｃｏ ａｃｌｕ ，ａ ｈ ｅ ａｒｔｏ ｆｖ ｒｏ ｓ ｅ ｐ ｅ ｓｏ ｅ ｕｌｔｒ ｌ ｍｅ ｔ ， ｈ ｌ ｎ ｎ ｅ ｔｒ，ｔ ｈｅ ｅ ｐ ｅ ｓｏ ｅ ｔｒ ａ ｈ ｉ ｅ ｒ ｔｏ ｖ ｃｏ ａ ｅ ｅ ｎ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｎ ｆｅ ａ ｏｈｅ ． Ｌ ｔｂ ｃｌｕ ｏｓｅ ｓ ｓ ｍａ ｙ ｘ ｒ ｓ ｉｎ ｖ ｃｏ ， ｎｄ ｔ ｅ ｎｔｇ ａｉｎ ｅ ｔ ｒ ｈ ｖ ｂ ｅ ｅ ｅｏ ｅ ｏ ｅ ａ ｔｒ ｎ ｔ ｒ ａｃｏ ａ ｉ ｓ ｐ ｓ ｓ ｅ ｎ ｌ
乳酸杆菌作为外源基因呈递载体的研究进展
目前 ， 人们 已经构 建 了多种 表 达各 类抗 原 的乳酸 杆菌 。 发现其在诱导机体 产生 细胞 免疫 、 体液免疫 以及 黏膜免 疫方 法有很好 的作用 。
（ 一） 细 胞 免 疫 作 用 。许 多 研 究 表 明 ， 乳 酸 杆 菌 能 调 节 细 胞免疫 ， 能抑制其他 微生 物的繁 殖 ， 如 干 酪 乳 杆 菌 能 活 化 巨
金 项 目（ 编号 ： Ｃ Ｘ Ｚ Ｘ ２ ０ １ ６ ０ １ ７ 、 Ｃ Ｘ Ｚ Ｘ ２ ０ １ ６ ０ １ ０ ） 的研 究 成 果 。
【 作者简介 】 陈志（ １ ９ ９ ４ ． ３～） ， 男， 江西人 ； 福 建农林 大学硕士研 究生； 研 究方 向： 兽 医学。黄 潇航 ， 江和基 ， 黄志 坚； 福建农林 大学
现， 乳酸杆 菌用作 口服疫 苗传递 载体也 可行 有效。本文对乳酸杆 菌作为 外源基 因呈递 载体 作一个 简单的综述 。
【 关键词 】 重组乳 酸杆 菌 ； 呈递载体 ； 免疫 系统
【 基金项 目】 本 文为福 建省 高校 杰 出青年人才培育项 目与福 建省 高校 新世 纪优 秀人 才项 目以及福 建农林 大学科技创 新专项基
四、 乳 酸 杆 菌 作 为 外 源 基 因呈 递 载 体 的应 用 研 究
苗载体 的功能也具有 十分 可观的潜力 。
乳酸杆菌一方 面能 产生非特异性免 疫应 答 ， 促 进溶 酶体 酶、 单 核因子和活性氧的分泌 ， 提高单核 吞噬细胞 （ 单核 细胞
和 巨 噬细 胞 ） 、 多 形 核 白细 胞 的 活 力 ； 另 一 方 面 产 生 特 异 性 的
过基 因工程 的乳 酸杆 菌通 过生 物反应 器发 酵食 物 以及在 生 物机体 胃肠道 内直接 产生 蛋 白等 。 目前最 热 门的研 发 当属 活菌 口服疫苗 的研究 ， 应用乳 酸杆菌黏 附在泌 尿 、 生殖系统 、 胃肠道或 黏膜部位并且 安全无致病性 ， 受 到了许 多科研 人员 广泛 的重视 ， 近年来 ， 人们发现 ， 粘膜 疫苗在 抗原黏 膜呈递 方 面效果 明显 ， 可有效地诱导机体产生特异性 的免疫应答 。
乳酸杆菌的研究进展
乳酸杆菌的研究进展刘美静摘要:乳酸杆菌作为一种重要的益生菌在食品工业中应用日益广泛，同时在医药学中也是前景很好的重要微生物。
了解乳酸杆菌的特征和生理功能，对于其运用有着重要意义。
关键词：乳酸杆菌；生理功能；临床应用前言：乳酸杆菌(Lactobacillus) 作为人、动物体内正常的益生菌(probiotics)，是人体消化道与生殖道黏膜的主要益生菌。
它们在机体内发挥生物拮抗，维持微生态平衡，调节免疫，抗肿瘤等作用【1】，且能够抑制病菌的定植、移位和感染、维护肠道粘膜的完整性，从而维持健康高效的生理功能【2、3】。
随着科技的发展，乳酸杆菌的研究范围不断拓展，其在抑制致病菌生长与增强机体免疫功能方面的研究正日趋受到关注。
河南大学药物研究所对其进行分离培育研究，使对乳酸杆菌药用价值及相关产品的开发有了充足的材料来源【4】。
国外已有大量试验证实体内的多种乳酸杆菌可对免疫系统产生调节作用，但这些变化的具体机制尚不清楚【5】。
它的应用范同广泛,安全,无毒副作用，目前乳酸杆菌作为重要的益生菌已广泛地应用于食品及饮料加工业，以乳酸杆菌作为发酵菌的食品工业所创造出的经济价值占全球总的发酵类食品的20%【6】。
由于其具有抗生素所没有的优势而被广泛应用于生物制剂的研究与开发。
本文就乳酸杆菌生理功能、临床应用及前景进行综述。
1 乳酸杆菌乳杆菌属(Lactobacillus)菌体通常呈细长的杆状，一般大小为0.5～1.0μm 宽，2.0～10.0μm长，无芽胞和荚膜，周身鞭毛或无鞭毛，通常不运动。
革兰氏染色阳性，为微好氧或厌氧。
发酵产生乳酸，最适生长pH值为4～6【7】。
乳酸杆菌的过氧化氢酶试验和联苯胺试验均为阴性，F-O试验为F型，吲哚试验、硫化氢试验、淀粉水解试验均呈阴性。
在45℃培养时，专性同型发酵的乳酸杆菌均可生长，而兼性与专性异型发酵的乳酸杆菌均不生长。
在15℃培养中，专性同型发酵的乳酸杆菌均不生长，而兼性与专性异型发酵的乳酸杆菌均可生长【8】。
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乳酸杆菌基因表达系统的研究进展徐义刚1,2,崔丽春1(1.东北林业大学,黑龙江哈尔滨150040; 2.东北农业大学动物医学院,黑龙江哈尔滨150030)摘要乳酸杆菌是人及动物肠道中重要的益生菌,被公认为安全级(generall y recognized as safe,GRA S)微生物。
乳酸杆菌表达系统是近几年发展起来的一种表达系统,随着乳酸杆菌分子生物学的发展、各类表达调控元件的分离,相继发展了乳酸杆菌的克隆载体、表达载体和整合载体。
乳酸杆菌具有免疫佐剂、吸附黏膜、抗胆汁酸能力,以乳酸杆菌为载体,作为外源基因的传递和表达系统,研制口服疫苗,刺激黏膜免疫系统产生有效的免疫应答,具有重要开发前景。
关键词乳酸杆菌;外源基因;表达系统中图分类号Q939.11+7文献标识码A文章编号1005-7021(2007)03-0087-05Progress on G ene E xpressi on Syste m of Lact obacill usXU Y-i gang1,2,C U I L-i chun1(1.N ort h e a stF orest ry Univ.H arbin150040;2.C oll.of Veteri nary M e d.N ort h e a st Agric.Un i v.H arbi n150030)A bstrac t Lactobacill us is a k i nd o f i m portant prob i o ti c i n gastro-i ntesti nal tracts o f hu m an and most an i m a l s,and t hey are conside red to be safe bacter i a w it h a GRA S(generall y regarded as safe)status.T he express i on syste m s o f Lactobacillus is a k i nd of expression sy stem tha t have been deve l oped i n recent yea rs,and as t he deve l op m en t of mo-lecu l ar b i o l ogy o f Lactobacillus,and the sepa ration o f var i ous expressi on regu l a t o ry ele m ents,t he c l on i ng vector,the expressi on vector,and the i ntegrati on v ector have been deve loped one a fter ano t ctobacillus possesses many properties such as i m mune ad j uvant,adsorpti on mucosa,ant-i b ile ac i d capab ili ty;take Lactobacillus as a vector trans-fero r and expressi on syste m s o f exogenous gene to study ora l vacc i ne,sti m u l ate mucosa i m m une syste m to produce e-f fecti ve i m mune responses,a ll o f these possess i m portant deve l op m ent prospect.K eywords Lact obacillus;exogenous gene;expressi on syste m乳酸菌(Lactic ac i d bacteria,LAB)是人及动物肠道中极为重要的益生菌群之一,该菌为兼性厌氧的革兰氏阳性菌,是乳品工业发酵的重要菌类,是在食品、医药工程领域具有重要应用前景的食品级微生物,包括乳酸球菌、乳酸杆菌、双歧杆菌等十几个属。
20世纪80年代,人们开始致力于乳酸菌生物学性质和分子机制的研究,乳酸杆菌在农业、食品领域所具有的重大经济意义及对人体和动物健康的重要性,越来越引起人们的关注。
随着乳酸杆菌分子生物学的发展和电转基因技术的建立,以及各类表达调控元件的分离和克隆,已经建立和发展了一系列乳酸杆菌基因表达载体和传递系统,为探索其新的应用潜力提供了基础,其中利用乳酸杆菌作为抗原传递载体进行粘膜疫苗免疫的研究,是该领域研究的前沿和热点。
本文主要对乳酸杆菌表达系统方面的进展作一综述。
1乳酸杆菌作为外源基因表达宿主菌的优势乳酸杆菌作为主要的益生菌广泛应用于食品及饲料加工业,在功能食品、医疗保健、微生态制剂等领域的应用具有诱人的前景[1]。
目前,乳酸杆菌制剂已被应用于肠道的微生态治疗[2]。
乳酸收稿日期:2006-09-19作者简介:徐义刚男,博士。
从事病原微生物与免疫学研究。
87微生物学杂志2007年5月第27卷3期J OURNAL OF M ICROBIOLOGY M ay2007V o.l27N o.3杆菌另一个在医学领域具有应用潜力的是作为免疫接种的疫苗载体[3~5]。
乳酸杆菌作为外源基因表达宿主菌,其优越性主要表现在:¹乳酸杆菌能在呼吸系统、消化系统[6]、泌尿系统定植,对维持微生态平衡具有重要作用;º在食品工业各个领域中长期应用已证实不具有致病性,被公认为安全级(GRAS,genera ll y recognized as sa fe)微生物,身为食品级细菌,易构建成食品级的基因克隆及表达系统,可以有效提高基因工程产品的安全性,并可在一定程度上简化表达产物的后期处理工艺;»具有控制肠道感染、增加某些食物的营养价值、控制血清胆固醇水平、改善乳糖代谢、诱导体内特异性及非特异性免疫应答以及抗肿瘤活性等功能[7];¼同肠胃外免疫途径相比,通过黏膜免疫,可以诱发I g A产生;½具有免疫佐剂作用、固有免疫原性及对胆汁酸的抵抗力。
因此,乳酸杆菌作为基因工程受体菌的应用前景十分广阔。
2乳酸杆菌质粒乳酸杆菌的许多种类中均发现有质粒的存在,且多种乳酸杆菌均具有1个或多个质粒谱。
用DNA-c DNA杂交和核苷酸序列分析证实,各种质粒之间具有不同程度的同源性,从而说明质粒间的横向传递和重组是相当频繁的。
最近几年开展了有关质粒与细菌特性关系的研究,发现质粒与某些表型,如抗药性、N-乙酰氨基葡萄糖减缓酸的形成、糖苷的代谢、糖代谢、氨基酸代谢、细菌素产生与免疫等密切相关。
大多数乳酸杆菌质粒表现出分离稳定性,尤其是小的隐性质粒较大质粒相对更加稳定。
经研究表明乳酸杆菌质粒具有如下特点:¹大多数乳酸杆菌质粒均为隐蔽型质粒,但已证明某些乳酸杆菌的细菌素、糖代谢有关的酶及抗生素抗性等都是由不同质粒所决定的;º乳酸杆菌质粒具有遗传稳定性;»乳酸杆菌中小型质粒拷贝数高,一般可达30~50个;¼部分乳酸杆菌质粒复制子宿主范围广泛,可在其他种类的革兰阳性菌及大肠杆菌中发挥作用,避免了专一性质粒在不同菌株之间使用时不必要的亚克隆;½乳酸菌属的某些菌株的质粒也可作为乳酸杆菌的质粒,如由宿主范围广的乳酸球菌质粒pGK12构建出的乳酸杆菌基因转化系统;¾某些乳酸杆菌质粒没有宿主特异性,如pLP501、pLPE323适用于广泛宿主范围,可在不同种类乳酸杆菌中增殖,而且它们的扩增拷贝数没有明显不同,这说明其在不同宿主菌中DNA复制调控机制是相似的。
表1列出了从乳酸杆菌中分离的质粒及构建的质粒。
表1乳酸杆菌中分离及构建的质粒Tab le1S egregat ed and constru cted p l as m i ds fro m Lac t obacill us菌种分离质粒构建质粒L b.re u teri pGT232pNCK HpTE80/15pUE80L b.h i gard ii pLAB1000pLABpL AB2000L b.plantarum p8014-2pLPL b.fe rm e n t um pLE M3pLEM7、pLEM415pLF1311pLF9/14L b.pe n tosu s pLP3537pLPEW1/2、pLPE323/317p353-2pLPE323/350L b.he l ve tic us pLJ1PLHR、pBG103乳酸杆菌质粒基因表达调控随着乳酸杆菌分子生物学及基因工程技术的发展,已分离出了乳酸杆菌的各种表达调控元件,对乳酸杆菌基因转录和翻译调控及蛋白质分泌机制有了进一步的了解,并通过对部分质粒DNA序列的测定,然后同已知序列质粒的基因进行比较来推测未知质粒基因功能的途径,相继开发出了乳酸杆菌的克隆载体、表达载体、整合载体[8]。
研究发现乳酸杆菌质粒基因中普遍存在两种调控序列,一种是与基因复制起始相关的序列,主要包括两大类:一类是编码蛋白的开放阅读框架ORF,在乳酸杆菌中与质粒复制相关的ORF之间存在同源性。
另一类是与调控有关的非编码序列,主要包括复制相关蛋白作用的靶序列、正-负向复制起始点、缺失位点、启动子等复制调控元件。
其中乳酸杆菌的启动子对LAB具有高度的选择性[9],故在LAB表达系统中,很少使用外源启动子,目前已成功用于表达外源蛋白的启动子有lac A、lac R、lacF、T7、xy l A、lacS、n is A/n isZ、nisF、usp等,这些启动子的诱导物都是食品级的,如乳糖、木糖和N isin等,易于构成食品级LAB表达系统,提高转基因LAB工程菌株的安全性;另一种88微生物学杂志27卷是控制质粒拷贝数和不相容性的DNA序列。
质粒的拷贝数是由DNA非编码序列中的重复序列和反转录RNA来控制的。
除pLJ1外,所有质粒都有与革兰阳性杆菌质粒复制蛋白(Rep)相似的一种蛋白,根据复制蛋白的功能特性,及和其他质粒复制蛋白结构相似性,推测乳酸杆菌属的小质粒是以滚环(RCR)方式进行复制的,可产生单股DNA中间体的积累[10]。
因此具有滚环复制所必需的复制启动元件,这些结构包括正-负复制起始点、复制控制元件和移动元件等,这些序列或元件与其他源于革兰氏阳性菌的质粒的相应区域的广泛的同源性,推测乳酸杆菌质粒的这些序列或元件是通过基因内或基因间传递机制而获得的。
4乳酸杆菌质粒的选择性标记传统的乳酸菌载体都带有一个或多个编码特定抗生素(如红霉素、氯霉素等)抗性的基因,如果将抗生素抗性基因投放到环境中或人和动物体内,由于抗性因子的转移,将带来生物安全性的严重后果。