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为探究嗜热链球菌（S. thermophilus）的益生菌特性和抗生物膜潜力，研究人员开展相关研究，发现其具备多种优势，对开发益生菌和抗菌药物意义重大。
研究背景
在我们的日常生活中，发酵食品常常出现在餐桌上，像酸奶、奶酪等，它们不仅美味，还对健康有益。这其中，嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）作为乳制品发酵的关键菌种，发挥着重要作用。它不仅能让牛奶变成美味的酸奶，还可能对人体健康有诸多好处。
目前，虽然知道嗜热链球菌有一定益处，但对它的了解还不够深入。比如，不同来源的嗜热链球菌在益生菌特性和抗生物膜能力上有何差异，其基因组中又隐藏着怎样的秘密，这些问题都有待解答。而且，生物膜相关感染日益严重，传统抗生素在对抗生物膜时效果不佳，因此寻找新的抗菌策略迫在眉睫。在这样的背景下，研究人员开展了对嗜热链球菌的深入研究，希望能从中找到新的突破点。
研究机构与研究内容
来自印度中央大学泰米尔纳德分校生物技术系和古鲁那纳克制药科学与技术学院的研究人员，对从自制和商业凝乳中分离出的嗜热链球菌进行了全面研究。他们结合体外实验和基因组分析，深入探究嗜热链球菌的益生菌潜力、在不同环境下的生存能力、与病原菌的相互作用以及代谢潜能等。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了多种关键技术方法：首先是全基因组测序（Whole Genome Sequencing，WGS），通过这项技术测定嗜热链球菌的基因组序列，进而分析其基因组成和功能；其次是生物信息学分析，利用各种生物信息学工具，如 PROKKA、EggNOGmapper 等，对基因组数据进行注释和功能分类；另外，还进行了细胞游离上清液（Cell-Free Supernatant，CFS）的制备和分析，评估其对病原菌代谢和生物膜形成的影响；最后，运用气相色谱 - 质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC/MS）技术分析 CFS 中的代谢物成分。
研究结果
- 菌株特性：从自制和商业凝乳中成功分离出嗜热链球菌，通过 16S rDNA 序列分析确定了菌株身份。对其益生菌潜力的研究发现，自制凝乳来源的S. thermophilus Sample2B 在酸性环境下耐受性更强，在 pH 2 时，4 小时后的存活率为 6.07 log CFU/mL；而商业凝乳来源的S. thermophilus AARV 在胆汁盐环境中表现更优，且细胞表面疏水性更强。同时，两种菌株都对高温有一定耐受性，在 45℃下能良好生长，并且都具有较高的自聚集和共聚集能力，这有助于它们在肠道中定植和抑制病原菌123。
- 基因组分析：对两种菌株进行全基因组测序和生物信息学分析后发现，它们的基因组大小、GC 含量等存在一定差异。S. thermophilus AARV 菌株基因组长度为 1,781,062 bp，GC 含量为 39%；S. thermophilus Sample 2B 菌株基因组长度为 1,769,258 bp，GC 含量为 38.5%。两种菌株都含有与益生菌特性相关的基因，如参与碳水化合物代谢、应激反应和细菌素合成的基因等。此外，还鉴定出 CRISPR-Cas 系统，该系统可能有助于抵御外来遗传物质的入侵456。
- 抗生物膜活性：研究人员发现，两种菌株的 CFS 都能有效抑制金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）等病原菌的生物膜形成。通过 TTC 测定、显微镜观察和结晶紫染色等实验表明，CFS 能降低病原菌的代谢活性，减少胞外聚合物（EPS）的产生，从而抑制生物膜的发展。例如，在 60% - 90% 浓度的 CFS 作用下，金黄色葡萄球菌的生物膜抑制率可达 90% - 60%789。
- 代谢物分析：GC-MS 分析显示，两种菌株 CFS 中的代谢物丰富多样，主要包括脂肪酸酯、支链烷烃等。其中，2,4 - 二叔丁基苯酚是两种菌株 CFS 共有的代谢物，而 2 - 丁醇仅在自制凝乳菌株的 CFS 中被检测到。这些代谢物具有潜在的抗菌和抗生物膜活性，如 2,4 - 二叔丁基苯酚已被证明具有抗氧化和抗肿瘤特性101112。
- 分子对接与模拟：通过分子对接和分子动力学模拟研究发现，2,4 - 二叔丁基苯酚和 2 - 丁醇与病原菌的关键蛋白具有较好的结合亲和力。例如，2,4 - 二叔丁基苯酚与铜绿假单胞菌的 LasI 蛋白结合时，能形成多种相互作用，包括氢键、范德华力等，从而稳定结合在蛋白的结合位点上，影响病原菌的生物膜形成相关通路1314。
研究结论与意义
这项研究全面揭示了从自制和商业凝乳中分离的嗜热链球菌的益生菌特性和抗生物膜潜力。两种菌株在抵抗不良环境、抑制病原菌生长和生物膜形成方面表现出色，且基因组中含有多种与益生菌功能相关的基因。CFS 中的代谢物具有潜在的药用价值，为开发天然抗菌药物提供了新的方向。同时，研究结果也为嗜热链球菌在食品和医药领域的应用提供了理论依据，有助于推动益生菌产业的发展，为人类健康带来更多益处。
总的来说，该研究为深入了解嗜热链球菌的特性和应用提供了重要参考，在生命科学和健康医学领域具有重要意义，有望为解决生物膜相关感染和开发新型益生菌产品开辟新的道路。
