乳酸菌環(huán)境脅迫應激的分子調(diào)控機制研究進展

陳霞，楊振泉，黃玉軍，顧瑞霞

（揚州大學江蘇乳品生物技術與安全控制江蘇省重點實驗室，江蘇揚州225127）

乳酸菌環(huán)境脅迫應激的分子調(diào)控機制研究進展

陳霞，楊振泉，黃玉軍，顧瑞霞

（揚州大學江蘇乳品生物技術與安全控制江蘇省重點實驗室，江蘇揚州225127）

對乳酸菌在環(huán)境脅迫下的應激反應及其分子機制進行了綜述，并著重從細胞和分子水平，探討了乳酸菌在溫度、pH值、氧、滲透壓、高壓和饑餓等脅迫條件下，應激蛋白和代謝產(chǎn)物的誘導合成以及基因調(diào)控機制。深入了解乳酸菌應激反應的分子機制、以及基因和蛋白質(zhì)組水平的適應性變化，可以為改進乳酸菌發(fā)酵條件和菌種改良提供有價值的理論依據(jù)。

乳酸菌；環(huán)境脅迫；應激反應；分子調(diào)控

0 引言

乳酸菌(Lactic Acid Bacteria,LAB)是一類發(fā)酵糖類并以乳酸為主要產(chǎn)物的細菌，普遍存在于自然環(huán)境中，并對人體起著重要的生理功能[1]。目前，乳酸菌已被廣泛的應用于生產(chǎn)干酪、酸奶、面包、泡菜、魚、肉等發(fā)酵食品。乳酸菌發(fā)酵對食品的感官、營養(yǎng)和食用安全性起著重要的作用，但是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，乳酸菌要經(jīng)受各種不利條件和環(huán)境的突然變化，從而影響到細胞的生理狀況和性質(zhì)，并直接影響發(fā)酵過程和代謝產(chǎn)物產(chǎn)生。因此，深入了解和研究不同環(huán)境脅迫下乳酸菌的應激反應及其分子調(diào)控機制，對食品發(fā)酵中菌種的篩選和改良，以及發(fā)酵工藝的合理優(yōu)化，提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生和累積具有重要意義。

1 細菌的環(huán)境脅迫應激反應

當環(huán)境發(fā)生改變時，細菌會產(chǎn)生復雜的生理反應，通過蛋白質(zhì)復合物的重組，或依靠信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的磷酸化等代謝產(chǎn)物的改變，來適應各種各樣的微生態(tài)環(huán)境的變化。當細胞處于多種環(huán)境脅迫時，由一種適應性反應表達所誘導的交互保護作用，對細胞的生存很有利。細菌在利于其生存的條件下(例如豐富的營養(yǎng)，適宜生長的溫度，pH值，滲透壓以及氧化還原電勢等)，會盡可能地阻遏冗余或非必需蛋白的表達，加速合成生長必需的細胞組分；當生存環(huán)境不利于其生存時(例如不適合生長的物化條件，營養(yǎng)不足等)，即在脅迫環(huán)境條件下，細菌會將用于生長的資源轉(zhuǎn)而用于合成那些可以抵御壓力環(huán)境，修復損傷的蛋白[2]。

細菌針對不同的環(huán)境脅迫會形成特殊的調(diào)節(jié)機制，同時根據(jù)環(huán)境的變化來調(diào)節(jié)基因的表達。Serrazanetti等[3]研究表明細菌應激反應是通過不同的基因調(diào)節(jié)細胞的生理過程（如細胞分裂、DNA的代謝、膜結(jié)構(gòu)、運輸、協(xié)調(diào)等）來改善細菌的抗環(huán)境脅迫能力，細菌感受壓力、傳導信號，進而調(diào)控基因表達，都是為了調(diào)節(jié)最終發(fā)揮功能的活性蛋白。由于細菌在壓力條件下的應激反應決定于其蛋白質(zhì)表達譜的變化，研究細菌應激反應最直接、最普遍的方法就是雙向凝膠電泳（Two-Dimensionalgel Electrophoresis,2-DE）結(jié)合質(zhì)譜(Mass Spectrometry，MS)技術，來分析應激反應中的蛋白變化及其生化性質(zhì)，從而闡明應激反應中的分子調(diào)節(jié)機制。

2 乳酸菌適應環(huán)境脅迫的分子調(diào)控機制

目前對乳酸菌在環(huán)境脅迫下的應激反應研究最多的是酸、熱、氧化以及冷凍脅迫等，且主要集中在對蛋白質(zhì)水平的研究上。已有研究表明，乳酸菌在環(huán)境脅迫下都會誘導不同數(shù)目的蛋白質(zhì)，一般可分為三類：①通用應激蛋白，通常可以被好幾種脅迫誘導，參與DNA或蛋白質(zhì)修復，如侶伴蛋白（DnaK，GroEL，GroES）或蛋白酶（Clp蛋白酶等)；②參與代謝的各種蛋白；③脅迫誘導的特定應激蛋白[4]，然而這些蛋白的誘導合成機制及協(xié)同效應仍需要進一步的研究。更多地了解乳酸菌應激反應的分子機制和開展相關的蛋白質(zhì)組學研究，可以為改進乳酸菌在發(fā)酵劑和益生制劑中的應用提供有用的理論依據(jù)。

2.1 溫度變化

乳酸菌生長有其最適宜的溫度條件，但在實際生產(chǎn)中常遭遇不適的冷熱環(huán)境。乳酸菌適應溫度變化的能力是與蛋白質(zhì)的細胞生理功能相關的復雜過程，涉及到分子伴侶的活性、核糖體和RNA的穩(wěn)定性、細胞膜流動性的改變，應激反應的嚴格調(diào)控機制、對溫度的敏感程度和核糖體的調(diào)控功能。

2.1.1 高溫脅迫

一般來說，熱應激反應的特點是誘導一系列伴侶蛋白和蛋白酶，它們作用于損傷蛋白質(zhì)，增加微生物對高溫的耐受能力。這些蛋白質(zhì)伴隨熱激合成產(chǎn)生，故被稱之為熱激蛋白(Heat Shock Proteins,HSP)。Kilstrup等[5]研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌在比正常生長溫度高10℃左右的熱適應過程中，通常會誘導不同數(shù)量的熱激蛋白，如嗜酸乳桿菌24個、瑞士乳桿菌18個、乳酸乳桿菌17個、干酪乳桿菌15個、丘狀乳桿菌36個、糞腸球菌34個、變異鏈球菌40個。Xie等[6]采用DNA宏矩陣分析了乳酸乳球菌乳酸亞種IL1403在42℃熱處理30 min后測試的357個代謝基因的表達，結(jié)果顯示表達水平改變的有64個，其中34個是正調(diào)節(jié)，30個是負調(diào)節(jié)。目前，乳酸菌中經(jīng)常可以檢測到的熱激蛋白有DnaK，DnaJ，HrcA，GroES，GroEL，Hsp84，Hsp85和Hsp100等，蛋白酶有C1p，HtrA和FtsH[3]。

乳酸菌和其他細菌一樣，具有由DnaK-GrpEDnaj和GroES-GroEL組成的伴侶蛋白復合體。Guchte等[7]發(fā)現(xiàn)一些乳酸菌中，在dnaJ基因和hrcA-grpE-dnaK的上游，發(fā)現(xiàn)高度保守的CIRCE序列，這也是枯草芽孢桿菌HrcA能識別的操縱基因。HrcA是DnaK和GroE的負調(diào)節(jié)蛋白。乳酸乳球菌MG1363中一些CIRCE調(diào)節(jié)的基因（DnaK，GroES和HrcA-GrpE-DnaK）的mRNA水平，在熱激后10～15 min被誘導10～100倍。Castaldo等[8]研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌DnaK和GroESL操縱子是以啟動子區(qū)域的cis啟動的CIRCE序列為特征的，通過HrcA/CIRCE系統(tǒng)進行負調(diào)控。這是在革蘭氏陽性菌中較普遍的一類熱激操縱子。同時還發(fā)現(xiàn)存在另一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即CcpA蛋白的正調(diào)控，它與存在于DnaK和GroESL操縱子區(qū)域的CIRCE序列產(chǎn)生交互作用。Desmond等[9]構(gòu)建富集GroESL的乳酸乳球菌和副干酪乳桿菌，發(fā)現(xiàn)該菌株顯示出對有機溶劑耐受力和抗?jié)B透壓能力的提高（在0.5%的丁醇中生長和耐受5 mol/L氯化鈉）。這些結(jié)果證實了GroESL的核心作用是提高乳酸菌的耐熱性和對溶劑的耐受性。因此，在某些情況下，可以通過GroESL表達水平的變化來測量細胞受到的脅迫水平。

2.1.2 冷脅迫

在低溫條件下，乳酸菌會誘導大量的冷誘導蛋白(Cold Induced Proteins,CIP)，這些蛋白調(diào)節(jié)細胞膜的流動性，DNA的超螺旋、轉(zhuǎn)錄和翻譯。Wouters等[10]鑒定了與轉(zhuǎn)錄過程、糖代謝、染色體形成和訊號轉(zhuǎn)導作用有關的蛋白質(zhì)。低分子質(zhì)量(約7ku)的冷誘蛋白可以從其他蛋白質(zhì)中區(qū)分出來，因為推斷它們屬于冷激蛋白(Cold-Shock Proteins,CSP)，該蛋白能在不同的生長條件下表達。冷激蛋白的數(shù)量因乳酸菌菌株的不同而異，如在嗜熱鏈球菌CNRZ302菌株中發(fā)現(xiàn)6個[11]，乳酸乳球菌乳脂亞種MG1363菌株有7個[10]，而植物乳桿菌C3.8和NC8分別為2個和3個[12]。CSP及其在乳酸菌中的作用機制已經(jīng)有許多人的研究和描述，特別是在乳酸乳桿菌和植物乳桿菌中研究的比較深入。Kim等[13]研究發(fā)現(xiàn)CSP的誘導機制非常復雜，但似乎都是控制在轉(zhuǎn)錄后水平。CSP作為RNA伴侶蛋白，可替代翻譯起始因子，還能通過非特異性結(jié)合保護核酸或參與合成耐冷性所需的因子。

2.2 酸脅迫

乳酸菌可以發(fā)酵糖類產(chǎn)生乳酸，說明乳酸菌在生長中經(jīng)常處于酸性環(huán)境。pH值變化不僅影響微生物代謝產(chǎn)物的生成，也會對菌種的發(fā)酵能力產(chǎn)生影響。不同乳酸菌在酸脅迫下會誘導合成不同數(shù)量的蛋白質(zhì)，如丘狀菌落乳桿菌、乳酸乳球菌乳酸亞種、舊金山乳桿菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種分別誘導21，33，15和30種蛋白質(zhì)[14]。基因和蛋白質(zhì)在細胞酸應激過程中對維持pH值動態(tài)平衡、對細胞的保護和修復起重要作用。Lim等[15]研究了保加利亞乳桿菌在牛奶發(fā)酵成酸奶過程中的酸應激反應，觀察到細胞的一些變化。分子伴侶復合體GroES，GroEL，HrcA，GrpE，DnaK，DnaJ，ClpE，ClpP和ClpL被誘導，而ClpC受到抑制。De Angelis等[16]通過蛋白質(zhì)組學方法分析了酸脅迫對舊金山乳桿菌CB1的影響。發(fā)現(xiàn)此菌對酸脅迫的耐受能力取決于誘導蛋白的合成。與熱應激有關的基因被高度的保留。高溫脅迫時誘導產(chǎn)生的分子伴侶復合體DnaK–DnaJ–GrpE和GroEL-GroES，在酸脅迫下也會誘導合成。Streit等[17]研究發(fā)現(xiàn)，德氏乳桿菌保加利亞種CFL1在pH值為5.25條件下培養(yǎng)30 min后，涉及到脂肪酸生物合成的一些基因被誘導(fabH，accC，fabI)，而涉及類異戊二烯合成的甲羥戊酸途徑的基因mvaC，mvaS受到抑制。

2.3 氧脅迫

乳酸菌一般為厭氧和兼性厭氧菌，它們對氧敏感[1]。氧本身對乳酸菌細胞無害，但是氧的還原過程、有氧呼吸等代謝產(chǎn)生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)，包超氧陰離子自由基（O2-），過氧化氫(H2O2)和羥自由基(OH-)等)對厭氧菌是有害的。當細胞受到高濃度的ROS作用或胞內(nèi)抗氧脅迫系統(tǒng)的抗氧化功能降低時，胞內(nèi)的氧化還原平衡被破壞，導致胞內(nèi)ROS濃度升高而造成氧脅迫。嚴重的氧脅迫可引起脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及DNA等生物大分子損傷和二硫鍵的形成，影響細胞膜的通透性和滲透調(diào)節(jié)作用，最終導致細胞的死亡[3]。

Rince等[18]研究發(fā)現(xiàn)，糞腸球菌在H2O2的適應性反應中誘導產(chǎn)生了23種應激蛋白，其中16種可以被其它脅迫誘導，其中Gsp63、Gsp64、Gsp65屬于通用應激蛋白。但在H2O2誘導的應激蛋白中沒有發(fā)現(xiàn)DnaK和GroEL這兩種通用應激蛋白，而Gsp65的氨基酸序列和抗有機過氧化物蛋白Ohr同源。Fernandez等[19]在嗜熱鏈球菌CNRZ368的抗氧化突變體中鑒定到了8個基因座，包括deoB、gst、rggC和5個功能不明的可讀框。其中deoB為磷酸戊糖變位酶基因，與乳酸乳球菌防御其它脅迫條件有關。

有些乳酸菌會產(chǎn)生依賴血紅素的觸酶，如清酒乳桿菌LTH677，這種乳桿菌常用于肉制品發(fā)酵，肉品中含有豐富的血紅素，通氣后可以誘導觸酶基因轉(zhuǎn)錄。Abriouel等[20]用埃及干酪中分離的植物乳桿菌CNRZ1-228的觸酶基因(katL)為參比物，證明許多食品乳桿菌中都存在類似的觸酶基因。Miyoshi等[21]研究了乳酸乳球菌中異源觸酶在抵抗氧化脅迫時的產(chǎn)生情況。兩種分別來源于枯草芽孢桿菌(katE)和鼠傷寒沙門氏菌(KatN)的觸酶，在產(chǎn)生時能提高重組乳酸乳球菌對H2O2的抗性100到1000倍。

2.4 滲透壓脅迫

在發(fā)酵食品中常常需要添加糖和鹽，以降低活性水，預防食品變質(zhì)，這就可能使乳酸菌處于高滲透壓環(huán)境中。乳酸菌抵抗高滲透壓環(huán)境的一般應激反應是誘導抗?jié)B透蛋白的表達和積累一些可混溶溶質(zhì)，如K+、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸和甜菜堿等物質(zhì)。這些物質(zhì)可以防止由于外部高滲透壓而引起的細胞內(nèi)水分的損失，確保細胞內(nèi)外的溶脹平衡，又不干擾細胞的生理過程[3]。

Heide等[22]研究認為細胞內(nèi)離子強度的改變是滲透壓形成的最初信號，傳輸至OpuA后，通過它對膜脂質(zhì)和蛋白質(zhì)之間的交互作用產(chǎn)生影響。Guchte[7]等的研究還認為，滲透壓的存在會使細菌產(chǎn)生明顯的生理變化，包括誘導應激蛋白(GroEL、GroES和DnaK)和膜相關的蛋白（FtsH和HtrA）。Romeo等[23]研究發(fā)現(xiàn)在乳酸乳球菌中，甘氨酸甜菜堿對滲透壓的調(diào)節(jié)作用，主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外的運輸活動，以及調(diào)節(jié)充當滲透調(diào)節(jié)器和感應器的轉(zhuǎn)運基因opuA和busR的表達。

2.5 高壓脅迫

高壓處理（High-Pressure Processing,HPP）是一種不升溫，但可以鈍化和殺滅食品中致病菌和腐敗菌的食品加工方法，對大多數(shù)微生物有特殊的抑制作用。壓力處理可以選擇性地使不同微生物群落失活，當使用半致死劑量時，會誘導微生物細胞形態(tài)、生理特征、蛋白質(zhì)表達和轉(zhuǎn)錄的調(diào)整。

Hormann等[24]研究了舊金山乳桿菌在80MPa壓力下1 h后的反應，發(fā)現(xiàn)誘導產(chǎn)生了DnaK和GroES蛋白，同時蛋白酶ClpL的表達升高。此外，在對清酒乳桿菌研究中，也誘導出DnaK和GroES，說明這兩種蛋白與高壓脅迫有關。Gross等[25]在研究中發(fā)現(xiàn)大腸桿菌在40 MPa下也誘導產(chǎn)生了GroES，并且顯示出在高壓、高溫和低溫下的交迭作用。Jofre等[26]研究發(fā)現(xiàn)，清酒乳桿菌在高壓脅迫時會誘導幾種核糖蛋白質(zhì)RplJ、RpsF和NusG，而冷凍脅迫時也會生成NusG。肽酶和蛋白酶使分子伴侶不能發(fā)生折疊，而使肽類和蛋白質(zhì)降解，這也是細胞在高壓應激反應時產(chǎn)生的調(diào)控機制之一。這些研究表明高壓會誘導乳酸菌生成一些新的蛋白，但是目前對細菌在高壓處理后的恢復機制尚未見相關報道。

2.6 饑餓脅迫

細菌在營養(yǎng)耗盡時，細胞的生理狀態(tài)和代謝水平都會做出迅速而復雜的調(diào)整，包括限制穩(wěn)定的RNA合成，刺激某些氨基酸的生物合成途徑和誘導穩(wěn)定期特定基因等多效性反應。饑餓可以導致乳酸菌生長停止和進入穩(wěn)定期。

Redon等[27]研究了乳酸乳球菌IL-1403在發(fā)酵過程中對碳饑餓的適應性，發(fā)現(xiàn)參與碳饑餓的反應的基因占全基因的30%左右，在704個表達有明顯變化的基因中，表達不足的基因（411個），比超量表達的（226個）多一倍，有67個基因在碳饑餓開始時被瞬時誘導。在減速期和葡萄糖耗盡以后，優(yōu)先利用的是替代的碳源。在整個發(fā)酵過程中，參與利用半乳糖、乳糖、麥芽糖、核糖和其他糖的特定基因(galM、lacZ、malQ、rbsK、uxaC、xylX、ygjD和yjdC)或多糖降解基因（yucG、apu）都超量表達，參與糖操縱子的調(diào)節(jié)基因(fruR、gutR和kdgR)表達降低，編碼檸檬酸裂合酶的基因（citC、citE和citF）表達升高，說明碳饑餓時檸檬酸利用途徑被啟動。另外，與甘油代謝有關的5個基因在減速期被大量誘導，說明甘油代謝在碳饑餓時起重要作用。而氨基酸的消耗率在減速期下降，并在生長停止時終止。在穩(wěn)定期，精氨酸通過精氨酸脫亞氨基酶途徑被消耗，產(chǎn)生等摩爾的鳥氨酸，并產(chǎn)生ATP，在碳饑餓期間維持細胞能量供應。

Ganesan等[28]對多株乳酸乳球菌在碳饑餓脅迫下的生理活性、胞外基質(zhì)水平和全基因表達圖譜進行了研究，發(fā)現(xiàn)當碳水化合物耗盡后，乳酸乳球菌很快進入休眠期，但可以保持完整的細胞膜和新陳代謝活性達3年半。基因表達分析顯示，進入生長停滯期后參與糖代謝、細胞分裂和自溶的基因都被抑制，以保持細胞的轉(zhuǎn)錄和新陳代謝活性，并產(chǎn)生與對數(shù)生長期不同的代謝產(chǎn)物。

李家鵬等[29]利用cDNA微陣列數(shù)據(jù)對乳酸菌生長及應激代謝轉(zhuǎn)錄組特征進行了研究，發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)缺乏是分批發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸菌菌體后期會遇到的問題，在此環(huán)境下乳酸菌的細胞也會做出相應調(diào)整來應對碳源或氮源物質(zhì)的缺乏。隨著碳源和氮源饑餓時間的延長，乳酸乳球菌細胞內(nèi)與翻譯相關基因都顯著下調(diào)，與翻譯后修飾、蛋白轉(zhuǎn)換和分子伴侶、轉(zhuǎn)錄和防御機制等相關基因都顯著上調(diào)。

3 展望

近年來有關乳酸菌環(huán)境脅迫應激機制的研究已經(jīng)取得了一定進展，但仍有許多難點未解決。目前，大部分的研究主要停留在細胞水平，從分子水平上闡述乳酸菌環(huán)境脅迫機制的研究還不是很多。有關益生菌的基因組測序工程已經(jīng)開展，隨著越來越多的基因組全部序列被測定出來，結(jié)合高通量分析技術的發(fā)展，我們可以進行蛋白質(zhì)組學、基因組學、轉(zhuǎn)錄組學和生物信息學的研究。這些新技術的產(chǎn)生，為我們研究在不同的環(huán)境條件下乳酸菌相關功能基因組表達的蛋白質(zhì)功能提供了新的有效工具。研究乳酸菌應激反應可以幫助我們深入理解細菌抵御惡劣化學和物理環(huán)境的機制，能夠為食品發(fā)酵和保藏、充分利用乳酸菌的益生特性，以及研發(fā)特殊用途的工業(yè)菌株提供寶貴的資料。

[1] KEKKONEN R A.Immunomodulatory Effects of Probiotic[J].Australian Journal of Dairy Technology,2009,64:128-132.

[2] 朱力，王恒棵，黃培堂.蛋白質(zhì)組學在細菌應激反應研究中的應用[J].生物技術通訊,2007,18(3):511-514.

[3] SERRAZANETTI D I,GUERZONI M E,CORSETTI A,et al.Metabolic Impact and Potential Exploitation of the Stress Reactions in Lactobacilli[J].Food Microbiology,2009,26:700-711.

[4] 陳乃用.乳酸菌應激反應及其在生產(chǎn)中的應用[J].工業(yè)微生物,2006,36(6):55-60.

[5] KILSTRUP M,JACOBSEN S,HAMMER K,et al.Induction of Heat Shock Proteins DnaK,GroEL,and GroES by Salt Stress in Lactococcus Lactis[J].Appl Environ Microbiol,1997,63:1826.

[6] XIE Y,CHOU L,CUTLER A,et al.DNA Macroarray Profiling of Lactococcus Lactis Subsp.Lactis IL1403 Gene Expression During Environmental Stresses[J].Appl Environ Microbiol,2004,70:6738-6747.

[7] VAN DE GUCHTE M,SERROR P,CHERVAUX C,et al.Stress Rresponses in Lactic Acid Bacteria[J].Antonie Leeuwenhoek,2002,82:187-216.

[8] CASTALDO C,SICILIANO R A,MUSCARIELLO L,et al.CcpA Affects Expression of the GroESL and DnaK Operons in Lactobacillus Plantarum[J].Microb.Cell Fact.2006,5:35.

[9] DESMOND C,FITZGERALD G F,STANTON C.Improved Stress Tolerance of GroESL-overproducing Lactococcus Lactis and Probiotic Lactobacillus Paracasei NFBC 338[J].Appl.Environ.Microbiol.2004,70:5929-5936.

[10] WOUTERS J A,JEYNOV B,ROMBOUTS F M,et al.Analysis of the Role of 7 kDa Cold-shock Proteins of Lactococcus Lactis MG1363 in Cryoprotection[J].Microbiology,1999,145:3185-3194.

[11] PERRIN C,GUIMONT C,BRACQUART P,et al.Expression of A New Cold Shock Protein of 21.5kDa and of the Major Cold Shock Protein by Streptococcus Thermophilus after Cold Shock[J].Curr.Microbiol,1999,39:342.

[12] DERZELLE S,HALLET B,FRANCIS K P,et al.Changes in cspL,cspP,and cspC mRNA Abundance as a Function of Cold Shock and Growth Phase in Lactobacillus plantarum[J].J.Bacteriol,2000,182:5105-5113.

[13] KIM W S,PERL L,PARK J H,et al.Assessment of Stress Response of the Probiotic Lacto-bacillus Acidophilus[J].Curr.Microbiol,2001,43:346-350.

[14] CHAMPOMIER-VERGES M C,MAGUIN E,MISTOUN M Y,et al.Lactic Acid Bacteria and Proteomics:Current Knowledge and Perspectives.J Chromatography B,2002,771:329-342.

[15] LIM E M,EHRLICH S D,MAGUIN E.Identification of Stress-inducible Proteins in Lactobacillus Delbrueckii Subsp.Bulgaricus[J].Electrophoresis,2000,21:2557-2561.

[16] DEANGELIS M,BINI L,PALLINI V,et al.The Acid-stress Response in Lactobacillus Sanfranciscensis CB1[J].Microbiology,2001,147:1863-1873.

[17] STREIT F,DELETTRE J,CORRIEU G,et al.Acid Adaptation of Lactobacillus Delbrueckii Subsp.Bulgaricus Induces Physiological Responses at Membrane and Cytosolic Levels that Improves Cryotolerance[J].Appl.Microbiol.2008,105:1071-1080.

[18] RINCE A,GIARD J C,PICHEREAU V,et al.Identification and Characterization of gsp65,an Organic Hydroperoxide Resistance(ohr)Gene Encoding a General Stress Protein in Enterococcus Faecalis.J Bacteriol,2001,183:1482-1488.

[19] FERNANDEZ A,THIBESSARD A,BORGES F,et al.Characterisation of Oxidative Stress Resistant Mutants of Streptococcus Thermophilus CNRZ368.Arch Microbiol,2004,182:364-372.

[20] ABRIOUEL H,HERRMANN A,STARKE J,et al.Cloning and Heterologous Expression of Hematin-dependent Catalase Produced by Lactobacillus Plantarum CNRZ1228[J].Appl Eniron Microbiol,2004,70:603-606.

[21] MIYOSHI A,ROCHAT T,GRATADOUX J J,et al.Oxidative Stress in Lactococcus Lactis[J].Genet.Mol.Res,2003,2:348-359.

[22] VAN DER HEIDE T,POOLMAN B.Glycine Betaine Transport in Lactococcus Lactis is Osmotically Regulated at the Level of Expression and Translocation Activity[J].J Bacteriol,2000,182:203-206.

[23] ROMEO Y,GOTIERREZ C,MISTOU M Y.Osmoregulation in Lactococcus Lactis.BusR,a Transcriptional Repressor of the Glycine Betaine Uptake System BusA[J].Mol Microbiol.2003,47:1135-1147.

[24] HORMANN S,SCHEYHING C,BEHR J,et al.Comparative Proteome Approach to Characterrize the High-pressure Stress Response of Lactobacillus Sanfranciscensis DSM 20451T[J].Proteomics,2006,6:1878-1885.

[25] GROSS M,KOSMOWSKY I J,LORENZ R,et al.Response of Bacteria and Fungi to High-pressure Stress as Investigated by Two-dimensional Polyacrylamide Gel Electrophoresis.Electrophoresis 1994,15:1559-1565.

[26] JOFRE A,CHAMPOMIER-VERGES M,ANGLADE P,et al.Protein Synthesis in Lactic Acid and Pathogenic Bacteria during Recovery from a High Pressure Treatment[J].Res.Microbiol.2007,158:512-520.

[27] REDON E,LOUBIERE P,COCAIGN-BOUSQUET M.Transcriptame Analysis of the Progressive Adaptation of Lactococcus Lactis to Carbon Starvation[J].J Bacteriol,2005,187:3589-3592.

[28] GANESAN B,STUART M R,WEIMER B C.Carbohydrate Starvation Causes a Metabolically Active But Nonculturable State in Lactococcus Lactis[J].Applied and Environmental Microbiology,2007,73:2498-2512.

[29] 李家鵬,任琳，田寒友,等.基于cDNA微陣列數(shù)據(jù)對乳酸菌生長及應激代謝轉(zhuǎn)錄組特征的研究[J].食品科學,2009,30(23):370-379.

Research on the molecular mechanism of Lactic acid bacteria’s responses to environmental stress

CHEN Xia，YANG Zhen-quan,HUANG Yu-jun,GU Rui-xia
(Jiangsu Key Laboratories of Dairy Biological Technology and Safety Control，Yangzhou University,Yangzhou 225127,China)

The stress responses and molecular mechanisms of Lactic acid bacteria to environmental stress were reviewed.The stress proteins,metabolite induction and gene regulation of the Lactic acid bacteria were highlighted at the cellular and molecular level under temperature,pH,oxidative,osmotic,high-pressure and starvation stress conditions.Understanding the molecular mechanism and adaption to stress at the level of gene and proteomics of Lactic acid bacteria,will lay the valuable theoretical basis for improving fermentation conditions and high-yield strains breeding.

Lactic acid bacteria;environmental stress;stress response;molecular modulation

Q939.11+7

B

1001-2230（2011）01-0034-04

2010-09-16

國家自然科學基金(30871815)；江蘇科技支撐計劃(BE2009364)；高等學校博士學科點專項科研基金（20093250110005）。

陳霞（1976-），女，講師，研究方向為乳品科學。

顧瑞霞