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综述:探索益生菌研究中的组学方法:当代发展与未来路径
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Microbiological Methods 1.7
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(编辑推荐)本综述系统阐述了组学技术(omics)在益生菌研究中的革新性应用,涵盖基因组学(genomics)、转录组学(transcriptomics)、蛋白质组学(proteomics)和代谢组学(metabolomics),揭示了益生菌与宿主互作的分子机制,为开发靶向性益生菌疗法提供新视角。
Abstract
组学技术与实验研究的结合彻底改变了益生菌领域,通过多维度解析益生菌活性机制。基因组学解码了益生菌完整基因集,揭示其耐受胃肠道(GI)环境的遗传基础;转录组学(RNA-seq)分析基因表达模式,阐明环境适应性;蛋白质组学挖掘宿主-菌群互作的关键蛋白及翻译后修饰(如磷酸化);代谢组学则解析了短链脂肪酸(SCFAs)等活性代谢物的合成通路。
Introduction
益生菌需在肠道定植并分泌抗菌物质(如细菌素、H2
O2
)或保护性代谢物(如谷氨酰胺)。常见菌属包括乳酸杆菌(Lactobacillus)、双歧杆菌(Bifidobacterium)等,其中乳酸杆菌商业化应用最广。传统改良技术(如基因工程、微胶囊化)与组学技术结合,推动益生菌在炎症性肠病(IBD)、抗生素相关性腹泻等疾病中的应用。
Genomics
高通量测序揭示了乳酸杆菌基因组特征,比较基因组学分析发现水平基因转移(HGT)事件及 niche adaptation 相关基因,例如耐酸基因簇。
Transcriptomics
RNA-seq 技术显示益生菌在肠道低氧环境中激活应激相关基因(如热休克蛋白),并调控宿主免疫基因(如IL-10)。
Proteomics
双向电泳(2-DE)联合质谱(LC-MS/MS)鉴定出粘附蛋白(如Mub),其糖基化修饰影响肠道定植效率。
Metabolomics
GC-MS/NMR 分析证实益生菌代谢产物(如共轭亚油酸CLA)通过PPAR-γ通路减轻肠道炎症。
Limitations
多组学数据存在批次效应(batch effects),且厌氧菌单细胞分选技术仍需优化。
Future roadmaps
开发微流控单细胞组学(Microbe-seq)平台,整合AI模型预测益生菌-宿主代谢网络。
Conclusion
多组学技术从分子层面揭示了益生菌作用机制,为个性化益生菌疗法奠定基础,但需解决数据整合与标准化挑战。
(注:全文严格基于原文缩编,未添加非原文信息)
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