低温条件下发酵泡菜中Latilactobacillus sakei的转录组学解析：精氨酸代谢驱动的冷适应机制

为揭示Latilactobacillus sakei（L. sakei）在低温发酵环境中的生存策略，研究人员通过RNA-seq技术分析其在10°C与30°C下的转录组差异，发现精氨酸脱亚胺酶（ADI）通路基因arcA/B/R显著上调，且精氨酸补充显著提升菌体存活率。该研究阐明了L. sakei通过精氨酸代谢适应低温的分子机制，为优化发酵食品工艺提供了理论依据。

　　

泡菜作为传统发酵食品，其独特风味和品质高度依赖于微生物群落的动态变化，而温度是影响这一过程的核心因素。Latilactobacillus sakei（L. sakei）作为一种耐冷乳酸菌（LAB），在低温发酵中占据主导地位，但其适应低温的分子机制尚未完全阐明。低温会破坏细胞膜功能、降低代谢效率，而L. sakei却能通过未知策略维持活性，这一矛盾成为研究的关键问题。此外，泡菜以植物成分为主，与肉类发酵环境差异显著，L. sakei如何在不同营养条件下切换代谢模式仍待探索。为此，韩国世界泡菜研究所的研究团队通过多组学分析，揭示了L. sakei的低温适应机制，相关成果发表于《Food Research International》。

研究采用RNA-seq技术对L. sakei菌株WiKim49在10°C和30°C下的转录组进行对比，结合KEGG通路富集分析和精氨酸代谢干预实验。样本来源于泡菜分离菌株，通过MRS培养基培养后提取RNA进行高通量测序。

分析L. sakei在低温下的转录特征
转录组数据显示，10°C条件下46个基因显著上调（log₂
FC >1），53个基因下调（log₂
FC <-1）。脂肪酸降解、ABC转运体和氨基酸生物合成通路差异显著，其中精氨酸脱亚胺酶（ADI）通路基因arcA、arcB、arcR表达量最高，提示精氨酸代谢在低温能量供应中的核心作用。

精氨酸代谢的功能验证
外源精氨酸补充实验显示，精氨酸浓度与L. sakei在10°C和30°C下的存活率呈线性正相关。在泡菜实际发酵中，精氨酸水平与L. sakei丰度显著关联，证实其通过ADI通路生成ATP（三磷酸腺苷）和氨以维持胞内pH稳态的适应性策略。

讨论与结论
该研究首次系统揭示了L. sakei在低温下优先利用精氨酸而非葡萄糖的代谢重编程现象。ADI通路的激活不仅提供能量，还通过氨中和酸性环境，双重机制保障菌体生存。这一发现为理解LAB在植物基质发酵中的竞争优势提供了新视角，对优化泡菜等低温发酵食品的工艺参数具有指导意义。研究还提出，L. sakei的冷适应蛋白库（如磷脂合成酶）和柔性糖酵解途径是其区别于其他乳杆菌的关键特征，未来可针对这些靶点开发功能性发酵菌种。