姜黄素通过调控LuxS/AI-2群体感应系统抑制蜡样芽孢杆菌蛋白酶生成的分子机制

本研究揭示了姜黄素(curcumin)作为天然群体感应抑制剂(QSI)，通过靶向LuxS/AI-2系统调控nprB基因表达，显著抑制蜡样芽孢杆菌(B. cereus)蛋白酶活性的分子机制，为开发新型生物抑制剂改善乳制品质量提供理论依据。

　　

Highlight

本研究首次阐明姜黄素通过调控LuxS/AI-2群体感应系统抑制蜡样芽孢杆菌蛋白酶生成的分子机制。全基因组测序显示B. cereus D8携带luxS和AI-2转运相关基因，证实其通过LuxS/AI-2系统调控生理活性。转录组与分子对接分析揭示，姜黄素可能结合LuxS蛋白，上调AI-2合成基因luxS，同时下调转运基因lsrK/lsrA/lsrR，并显著抑制中性蛋白酶基因nprB的表达。外源添加AI-2实验证实姜黄素不降解AI-2分子，而是通过干扰信号传导途径发挥作用。

Materials and chemicals

实验所用偶氮酪蛋白(Azocasein)购自Sigma-Aldrich公司，三氯乙酸(TCA)和Tris-HCl缓冲液购自Solarbio生物技术公司，95%纯度姜黄素和2,3-二氨基萘购自麦克林生化试剂公司。色谱级甲酸和乙腈购自天津大茂化学试剂厂，细菌基因组DNA提取试剂盒购自天根生化科技公司。

Whole-genome and functional gene analyses of B. cereus D8

蜡样芽孢杆菌D8基因组测序显示其含有6,013,718 bp的基因组和6,184个预测编码基因，GC含量35.81%。通过COG数据库功能注释发现，该菌株具有丰富的氨基酸转运代谢基因(420个)和转录调控基因(311个)。特别鉴定出31个与LuxS/AI-2群体感应系统和蛋白酶相关的基因，包括AI-2合成关键酶基因luxS、转运相关基因lsrACDB/lsrK/lsrR，以及中性蛋白酶基因nprB。

Conclusion

本研究深入解析了姜黄素影响蜡样芽孢杆菌AI-2生成和蛋白水解活性的分子机制。证实姜黄素通过调控LuxS/AI-2群体感应系统，抑制nprB基因表达从而减少蛋白酶产生。该发现为开发基于天然QSI的乳制品保鲜策略提供了重要理论支撑。