从pulque中分离的肠膜明串珠菌LmPQ23胞外多糖的生产与表征及全基因组分析

《Scientific Reports》：Production and characterization of exopolysaccharide and whole-genome analysis of Leuconostoc mesenteroides LmPQ23 isolated from pulque

　　

摘要

肠膜明串珠菌是一种以产生胞外多糖（EPS）而著称的乳酸菌，但比较研究表明，不同菌株在生物合成潜力和功能特性方面存在显著差异。尽管该菌在pulque（一种传统发酵饮料）的生态学中具有相关性，但对其本土分离菌株的基因组整合分析和功能表征仍然有限。本研究采用比较基因组学和表型分析方法，对pulque中的本土分离菌株肠膜明串珠菌（命名为LmPQ23）进行了表征。基因组测序确认了其分类学身份，揭示了一个开放的泛基因组，其中包含与碳水化合物代谢、胁迫耐受和环境适应相关的菌株特异性和辅助基因。未检测到获得性抗生素抗性基因，支持该菌株的生物技术应用安全性。作为其生物技术潜力的互补证据，比较基因组分析鉴定到五个GH70葡聚糖蔗糖酶的扩展基因库，这是所分析的肠膜明串珠菌基因组中最大的一个；antiSMASH检测到了一类IIb型细菌素相关的生物合成基因簇。在选定条件下，LmPQ23产生了37.4 g/L的EPS，其结构被表征为支链葡聚糖型α-葡聚糖，具有约18%的α-(1→3)分支。无细胞上清液对革兰氏阳性和革兰氏阴性指示菌表现出抗菌活性，这与有机酸和低分子量肽组分有关。GC-MS分析鉴定出多种挥发性代谢物，包括此前报道具有抗菌、抗氧化和杀虫活性的化合物。LmPQ23兼具开放的泛基因组、无获得性抗生素抗性基因、扩展的葡聚糖蔗糖酶基因库、高葡聚糖产生能力以及抗菌潜力，突显了pulque相关肠膜明串珠菌的基因组和功能多样性。这种基因组和表型整合表征支持了LmPQ23的生物技术应用安全性和潜力，并为其葡聚糖蔗糖酶和抗菌肽的进一步表征奠定了基础。