《Pediococcus acidilactici》ITV26 全基因组测序及功能注释及其益生菌与风味形成潜力分析

《Microbiology Resource Announcements》：Genome of Pediococcus acidilactici ITV26 isolated from neonatal feces: enzymatic potential for food industrial applications

　　

摘要

从新生儿粪便中分离出的《Pediococcus acidilactici》ITV26的基因组包含1,961,346个碱基对（bp），完整性达到99.8%。注释识别出1,930个基因，其中包括具有抗菌活性的肽聚糖水解酶、调节肠道黏附和耐酸性的益生菌相关蛋白，以及预测参与发酵食品风味形成的酶，这证实了其多功能的生物技术潜力。

声明

Pediococcus acidilactici是一种食品级的乳酸菌，由于其能够产生生物活性肽和挥发性前体，具有潜在的生物技术应用价值（1）。此外，该菌还含有肽聚糖水解酶（PGHs）（2）。 P. acidilactici ITV26株是从墨西哥韦拉克鲁斯市墨西哥社会保障研究所（IMSS）第一日托中心（Daycare N°1）于1995年8月提供的0-6个月婴儿粪便样本中分离得到的。样本在De Man, Rogosa, 和 Sharpe（MRS）培养基中厌氧富集（37°C，24小时），然后接种在MRS琼脂上，通过革兰氏染色、过氧化氢酶检测和菌落形态确定分离株。初步鉴定基于生化分析和16S核糖体RNA（rRNA）基因测序，与P. acidilactici NGRI 0510Q（访问号：3）。在评估了其抗菌特性后（2–4），对该菌进行了全基因组测序。基因组DNA是从在37°C下培养12小时（无搅拌）的1.8 mL培养物中提取的。细胞在对数生长阶段（OD₆₀₀ = 0.85 ± 0.04）使用AllPrep细菌DNA/RNA/蛋白质试剂盒（Qiagen，德国希伦）收集。使用BioTek Epoch两倍光度计（BioTek Instruments，美国）通过A₂₆₀/A₂₈₀比值评估DNA纯度。文库使用SQK-RAD114快速测序试剂盒制备，并在MinION平台（Oxford Nanopore Technologies，英国牛津）的R10.4.1（FLO-MIN114）流动池上进行测序，最低测序深度为30×。使用Dorado v0.7.3软件的超级准确模型（dna_r10.4.1_e8.2_400bps_sup@v4.3.0）进行碱基 calling，保留Q分数至少为10且长度至少为200 bp的读段。使用Flye v2.9.4进行de novo组装，随后用Medaka v2.0.0进行优化，实现了平均675×的基因组覆盖度。使用CheckM（v1.2.2）通过细菌和病毒生物信息资源中心（BV-BRC）平台评估基因组的完整性和污染情况。ITV26的组装基因组包含1,961,346 bp，分为两个 contig：一条1.91 Mb的染色体和一个48.9 kb的质粒。功能注释使用国家生物技术信息中心（NCBI）的原核生物基因组注释管道（v6.11）完成。总体基因组特征总结在表1中。

表1

表1 P. acidilactici ITV26的基因组特征 ^a

组装和质量 基因组特征 注释 访问号 PRJNA1453559SRR38396699JBXOWU000000000.1

特征	值
读段质量
总读段数	270,311
总碱基对	约1.35 Gb
平均读段长度	4,992 bp
中位读段长度	3,203 bp
读段N50	8,409 bp
完整性	94.01%
污染率	1.77%
基因组大小（bp）	1,961,346
contig数量	2
染色体大小	1.91 Mb
质粒大小	48.9 kb
contig N50	1,912,381 bp
G + C含量	42.5%
总基因数	1,930
蛋白质编码序列	1,787
RNA基因	76（57个tRNA，15个rRNA，4个ncRNA）
pseudogenes	67
CRISPR阵列	1
BioProject
SRA访问号
GenBank访问号

^a

bp：碱基对；Gb：吉字节；kb：千碱基对；Mb：兆碱基对；tRNA：转运RNA；rRNA：核糖体RNA；ncRNA：非编码RNA。

P. acidilactici ITV26的基因组编码四种具有潜在裂解活性的PGHs（5–7），这些酶需要进一步实验验证：两种GH25家族溶菌酶（MHR6003731.1和MHR6004203.1）、一种N-乙酰基胞壁酰-L-丙氨酸酰胺酶（MHR6004229.1），以及一种GH73家族蛋白（MHR6002763.1）。值得注意的是，我们团队已经鉴定出含有葡萄糖胺酶结构域的蛋白（MHR6003589.1），该蛋白在实验中显示出对革兰氏阴性和革兰氏阳性病原体的强抗菌活性（2）。该基因组还包含与其益生菌潜力相关的因子，如假定的黏蛋白结合蛋白和预测的精氨酸脱亚胺酶（arcA），以及与风味形成相关的基因，如苹果酸酶（mle）和alsS-budA二乙酰/乙酰醇生物合成簇（8, 9）。由于这些功能是基于基因组注释的，因此它们被认为是假设的活性，需要进一步的实验验证。关于这里鉴定出的黏蛋白结合蛋白和arcA基因的功能和表型验证，将在配套手稿中详细介绍（K. G. álvarez-Villagómez, E. T. Santos-Caiceros, C. Pe?a-Montes, M. López-Del-Castillo-Lozano, D. Balleza, P. G. Mendoza-García，未发表数据）。

这些发现表明P. acidilactici ITV26可能具有多种酶活性，支持了其已证实的抗菌活性及其在益生菌和功能性食品应用中的潜力，特别是在调味发酵产品中的应用。

致谢

作者衷心感谢墨西哥韦拉克鲁斯市墨西哥社会保障研究所（IMSS）第一日托中心以及婴儿的法定监护人，感谢他们 generously 提供了本研究中使用的样本。

本研究得到了墨西哥国家科学技术研究所（TecNM）通过2025年科学研究、技术开发与创新项目（项目编号22897.25-P）的资助。此外，作者还感谢科学、人文、技术及创新部的博士后（CVU编号693618）和博士（CVU编号815355）奖学金。