群体感应系统调控乳酸菌细菌素合成的研究进展

黄雨霞，武瑞赟，李平兰

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083)

乳酸菌通常被认为是食品级微生物，其产生的细菌素、胞外多糖等代谢产物通常被认为是安全的(GRAS，一级)[1]。其中，细菌素是乳酸菌的次级代谢产物，是代谢过程中由核糖体合成的一类具有抗菌活性的蛋白质或多肽，它们具有对热稳定、对蛋白酶敏感、分子量(<1.0×104)较小等特点，经过翻译后修饰[2]，具有广谱的抑菌活性，因此作为一种天然的食品防腐保鲜剂被广泛研究。对于目前报道的乳酸菌细菌素主要分为三类[3]：①Class Ⅰ细菌素。属于羊毛硫抗生素，含有羊毛硫氨基酸，A型较细长，螺旋形，带正电荷，两亲分子，比如乳酸链球菌素(Nisin)；B型为球状结构，没有净电荷。②ClassⅡ细菌素。属于非羊毛硫抗生素，相对热稳定，又可分为Subclass Ⅱa和Subclass Ⅱb两种。Subclass Ⅱa对以单增李斯特氏菌为代表的革兰氏阳性菌有良好的抑菌活性；Subclass Ⅱb 一般由2条多肽链组成，它们需要2个肽协同作用才能产生抗菌活性。③Class Ⅲ细菌素。热不稳定的蛋白质。

Nisin是唯一被粮食和农业组织/世界卫生组织(FAO/WHO)认定为安全并批准用于食品中的细菌素[4]。乳酸菌细菌素合成量低是限制其应用的主要原因，已有的研究表明，乳酸菌细菌素的合成受群体感应的调控，且三组分系统发挥了核心的作用。乳酸菌细菌素对保障食品质量安全和人体健康具有重要意义，揭示其群体感应的合成调控机制有助于实现细菌素的大量生产。因此，本文中，笔者总结群体感应系统及其调控乳酸菌细菌素合成的三组分系统的研究进展，以期为研究者提供参考。

1 群体感应

在乳酸菌细菌素合成过程中，群体感应(QS)系统发挥了关键的调控作用，通常认为QS是一种细胞间通信过程(cell-to-cell communication)，使细菌能够共同改变行为以响应细胞密度和物种的变化，首次发现于海洋生物Photobacteriumscheri在高细菌密度下可以产生的发光现象[5]。群体感应涉及细胞外信号分子的产生、释放和范围检测，这种信号分子被称为群体感应信号分子(quorum sensing molecular，QSM)或自诱导物(autoinducer，AI)。随着细菌种群密度的增加，信号分子在环境中不断积累，细菌监测信号分子浓度变化，以感知细胞数量的变化，并共同调控基因表达[6]。……