太空环境诱导wze (ywqD)基因突变激活鼠李糖乳酪杆菌Probio-M9荚膜多糖的生成
时间：2023-03-03
来源：益生之源
作者： 孙悦
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太空环境具有强辐射、微重力和超真空，是比其他单一条件更具有诱变性的环境。虽然太空环境极端复杂，但微生物普遍表现出较高的遗传和表型适应性。因此，将微生物暴露在太空中可以产生具有新颖和理想性质的微生物，空间诱变作为一种新兴的前沿技术近年来受到了广泛关注。2020年5月5日，新一代载人飞船试验船发射成功，其中，华润江中联合内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室筛选的3株益生菌，随飞行任务搭载至太空参与相关试验，希望这些菌株经过太空的微重力、高能粒子辐射等复杂环境诱导，产生性状更加优良的益生菌菌株。
图1. 2020年5月8日13:49携带Probio-M9诱变株样品的试验返回舱成功着陆本研究探讨了太空环境对Probio-M9的影响，目的是诱导该菌株发生稳定的生理变化，并结合生物化学和多组学技术对Probio-M9空间突变体的表型，特别是荚膜多糖（Capsular Polysaccharide，CPS）生成的诱导进行了表征。研究结果显示，相比原始Probio-M9或未暴露于空间的地面对照菌株，相当大比例的空间诱变分离株（35/100）表现出粘稠表型，其特征是菌落更大，并具有产生CPS的能力。在Illumina和PacBio平台上进行的全基因组测序分析结果显示，单核苷酸多态性（SNPs）的分布偏向于CPS基因簇（12/89），尤其是wze （ywqD）基因。而wze基因编码一种酪氨酸蛋白激酶，可以通过底物磷酸化调节CPS的表达。通过对两株产生CPS诱变分离株的转录组学分析显示，相比地面对照分离株，wze基因表达增加。此外，发现获得性“粘稠”表型（CPS产生能力）和空间诱导的基因组变化（ywqD基因突变位点）可以稳定遗传。本研究结果证实，wze基因直接影响Probio-M9中CPS的产生能力，空间诱变是诱导益生菌稳定生理变化的潜在策略。
图2. Probio-M9及其诱变分离株的形态学特征这项工作研究了太空环境对一种益生菌（鼠李糖乳酪杆菌Probio-M9）的影响。有趣的是，暴露在太空中的部分诱变分离株能够产生CPS。一些益生菌衍生的CPS具有潜在的营养价值和生物活性，它们还通过胃肠道运输增强益生菌的存活，最终增强益生菌的作用。空间诱变是一种很有前途的诱导益生菌稳定变化的策略，本研究获得的高CPS产量的突变体是未来应用的宝贵资源。
该研究于2023年2月8日发表在Microbiology Spectrum（IF=9.043），第一作者：博士研究生孙悦；通讯作者：刘文俊研究员，华润江中研发部总经理刘文君博士。原文链接：https://journals.asm.org/eprint/TGTAU8UZZJSNHIMRAKXC/full
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