亲水性 “守护者”:22 个基因缺失未改变的假定核心蛋白介导阪崎克罗诺杆菌(Cronobacter sakazakii)的干燥抗性

【字体: 时间:2025年05月13日 来源:Food Microbiology 4.5

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  阪崎克罗诺杆菌(C. sakazakii)是新生儿严重感染的致病菌,且能在干燥环境存活,其干燥抗性机制不明。研究人员通过比较蛋白质组学等研究假定核心蛋白。结果发现ESA_03998和ESA_01764蛋白可增强抗性,为防控其污染提供新靶点。

  
阪崎克罗诺杆菌(Cronobacter sakazakii)是一种声名狼藉的食源性病原体,它如同隐藏在暗处的 “杀手”,对新生儿的健康构成了极大威胁。这种革兰氏阴性、杆状的兼性厌氧细菌,属于肠杆菌科,常常藏身于各种食物中。在众多食品里,粉状婴儿配方奶粉(PIF)成了它传播的 “帮凶” ,因其能够在干燥的环境中顽强存活,一旦污染奶粉,便可能在生产、储存环节中潜伏,伺机侵害脆弱的新生儿。

新生儿,尤其是低出生体重或免疫系统发育不完善的宝宝,一旦感染阪崎克罗诺杆菌,后果不堪设想。脑膜炎、坏死性小肠结肠炎、败血症等严重疾病可能接踵而至,极高的死亡率让人们谈之色变。而且,它对老年人和免疫功能低下的成年人也有威胁,严重影响公众健康。

目前,尽管知道阪崎克罗诺杆菌在干燥环境中生存能力超强,比李斯特菌(Listeria monocytogenes )、大肠杆菌 O157(Escherichia coli O157 )等病原体厉害得多,能在干燥条件下存活长达 30 - 32 个月,但对于它的干燥抗性机制,科学界了解得并不多。在其他细菌中,比如大肠杆菌,应对渗透压力有自己的一套 “策略”,积累钾、谷氨酸等电解质,合成或摄取海藻糖等相容性溶质,来增强自身的干燥抗性;枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)则依靠生物膜,其胞外聚合物(EPSs)能保护细胞免受干燥侵害。阪崎克罗诺杆菌虽然也有生物膜,也知道一些基因与它的渗透和干燥耐受性有关,但整体的干燥抗性机制仍迷雾重重。

为了揭开这层神秘的面纱,探寻阪崎克罗诺杆菌干燥抗性背后的秘密,研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项研究,利用比较蛋白质组学和亲水性分析技术,去挖掘那些可能参与干燥抗性的假定核心蛋白。

研究人员用到了多种关键技术方法。首先是比较蛋白质组学技术,对野生型和 22 种基因敲除菌株进行蛋白质组分析,以此找出稳定表达的蛋白。同时,利用信号肽分析预测蛋白是否与表面相关,借助基于劳丹(Laurdan)的膜流动性测定法,检测突变菌株的膜流动性变化情况。

研究人员从细菌菌株准备开始。实验用的细菌菌株保存在 - 80°C,含有 15%(v/v)甘油的 LB 培养基中,实验前需在 LB 肉汤中 37°C 振荡培养过夜使其复苏。基因克隆和转化遵循标准流程,使用 pCVD442 自杀载体对阪崎克罗诺杆菌进行基因操作。

鉴定阪崎克罗诺杆菌中的假定核心蛋白


在此次研究中,研究人员将在 22 种基因敲除突变体和野生型菌株中均稳定表达的蛋白定义为 “假定核心蛋白”。以往研究主要关注差异表达蛋白,忽略了这些假定核心蛋白,而此次研究聚焦于此。经过蛋白质组分析,研究人员共鉴定出 1354 种蛋白,其中 156 种被确定为假定核心蛋白。

关键蛋白的特性与功能研究


在这些假定核心蛋白里,有两种未被深入研究的蛋白 ——ESA_03998ESA_01764引起了研究人员的注意。通过信号肽分析发现,它们具有很强的亲水性,并且很可能与细菌表面相关。当研究人员敲除ESA_03998ESA_01764基因后,惊喜地发现,细菌在磷酸盐缓冲液(PBS)和奶粉基质中,长时间干燥后的存活率大幅下降,同时表面亲水性也显著降低。

进一步研究,基于劳丹的膜流动性测定结果显示,突变菌株的膜刚性增加(ΔGP)。这表明ESA_03998ESA_01764这两种蛋白在低水分条件下,能够帮助维持细胞膜的水化和动力学,对细菌的干燥抗性起到关键作用。

研究结论与意义


此次研究成功找到了两种之前未被认知的蛋白ESA_03998ESA_01764 ,它们在阪崎克罗诺杆菌的干燥抗性中扮演着重要角色。这一发现为我们理解阪崎克罗诺杆菌在干燥食品环境中的生存机制提供了新视角。

从实际应用角度看,这两种蛋白可以作为干预或检测策略的潜在靶点。比如在食品加工过程中,可以针对这些蛋白开发相应的技术,抑制阪崎克罗诺杆菌的存活,减少其对粉状食品的污染,进而降低新生儿和其他易感人群感染的风险,守护公众健康。该研究成果发表在《Food Microbiology》上,为后续深入研究阪崎克罗诺杆菌的防控策略奠定了坚实基础,也为食源性病原体的研究开辟了新方向。

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