Войти
| «Lactobacillus lactis» | |
|---|---|
 | |
| Научная классификация | |
| Домен: | Бактерии |
| Царство: | Эубактерии |
| Тип: | Firmicutes |
| Класс: | Bacilli |
| Порядок: | Lactobacillales |
| Семейство: | Streptococcaceae |
| Род: | Lactococcus |
| Вид: | Л. lactis |
| Биномиальное название | |
| Lactococcus lactis . (Lister 1873). Schleifer et al. 1986 | |
| Подвид | |
L. л. cremoris. L. л. hordniae. L. л. lactis. L. л. lactis bv. diacetylactis. L. л. tructae | |
Lactococcus lactis - это грамположительная бактерия, широко используемая при производстве пахты и сыра, но также стал известен как первый генетически модифицированный организм, который был использован живым для лечения болезней человека. Клетки L. lactis представляют собой кокки, которые группируются в пары и короткие цепочки и, в зависимости от условий роста, выглядят яйцевидными с типичной длиной 0,5–1,5 мкм. L. lactis не образует споры (неспоровые ) и неподвижные (неподвижные ). У них гомоферментативный метаболизм, то есть они производят молочную кислоту из сахаров. Сообщалось также, что они производят эксклюзивную L - (+) - молочную кислоту. Однако сообщалось, что D - (-) - молочная кислота может продуцироваться при культивировании при низком pH. Способность вырабатывать молочную кислоту - одна из причин, почему L. lactis является одним из важнейших микроорганизмов в молочной промышленности. Основываясь на истории ферментации пищевых продуктов, L. lactis имеет общепризнанный статус безопасного (GRAS) с несколькими сообщениями о случаях, когда он является условно-патогенным микроорганизмом.
L. lactis имеет решающее значение для производства молочных продуктов, таких как пахта и сыры. Когда L. lactis ssp. lactis добавляется в молоко, бактерия использует ферменты для производства молекул энергии (АТФ ), из лактозы. Побочным продуктом производства энергии АТФ является молочная кислота. Молочная кислота, продуцируемая бактерией, свертывает молоко, которое затем разделяется с образованием творога, который используется для производства сыра. Другие способы использования этой бактерии, о которых сообщалось, включают производство маринованных овощей, пива или вина, некоторых видов хлеба и других ферментированных пищевых продуктов, таких как соевое молоко кефир, пахта и другие. L. lactis - одна из наиболее охарактеризованных грамположительных бактерий с низким ГК, обладающая детальными знаниями в области генетики, метаболизма и биоразнообразия.
L. lactis в основном выделяется либо из молочной среды, либо из растительного материала. Предполагается, что молочные изоляты произошли от растительных изолятов в результате процесса, в котором гены, не приносящие пользы в богатой среде молока, были либо утеряны, либо подавлены. Этот процесс, также называемый эрозией генома или восстановительной эволюцией, также описан у нескольких других молочнокислых бактерий. Предлагаемый переход от растительной к молочной среде был воспроизведен в лаборатории путем экспериментальной эволюции растительного изолята, который выращивался в молоке в течение длительного периода. В соответствии с результатами сравнительной геномики (см. Ссылки выше) это привело к тому, что L. lactis утратила или подавляла гены, которые необходимы в молоке, и повысила регуляцию транспорта пептидов.
Сотни новых малые РНК были идентифицированы Meulen et al. в геноме L. lactis MG1363. Один из них: LLnc147 участвует в поглощении углерода и метаболизме.
Л. lactis subsp. lactis (ранее Streptococcus lactis) используется на ранних стадиях производства многих сыров, в том числе бри, камамбер, чеддер, колби, грюйер, пармезан и рокфор. Ассамблея штата Висконсин, который также является штатом номер один по производству сыра в Соединенных Штатах, проголосовала в 2010 году за то, чтобы назвать эту бактерию официальным микробом штата . Это было бы первое и единственное такое определение законодательным собранием штата в стране, однако этот закон не был принят Сенатом. Законодательство было внесено в ноябре 2009 года в виде Законопроекта № 556 представителей Хебла, Врувинка, Уильямса, Паша, Дану и Филдса; его спонсировал сенатор Тейлор. Законопроект был принят Ассамблеей 15 мая 2010 г. и отклонен Сенатом 28 апреля.
Использование L. lactis на молочных предприятиях связано с определенными проблемами. Бактериофаги, специфичные для L. lactis, ежегодно вызывают значительные экономические потери, не позволяя бактериям полностью метаболизировать молочный субстрат. Несколько эпидемиологических исследований показали, что фаги, в основном ответственные за эти потери, происходят от видов 936, c2 и P335 (все из семейства Siphoviridae ).
Возможность Использование молочнокислых бактерий (LAB) в качестве векторов для доставки функциональных белков было широко исследовано. Было продемонстрировано, что Lactococcus lactis является многообещающим кандидатом для доставки функциональных белков из-за его неинвазивных и непатогенных свойств. системы L. lactis были разработаны и используются для экспрессии гетерологичных белков.
Ферментация лактозы
В исследовании Шуичи Накамура, Юсуке В. Маримото и Сейши Кудо они стремятся доказать, что некоторая ферментация продуцируемые L. lactis, могут препятствовать подвижности патогенных бактерий. Подвижность штаммов Pseudomonas, Vibrio и Leptospira также серьезно нарушалась усвоением лактозы L. lactis.
Использование Salmonella жгутиковые. В качестве экспериментальной группы команда Накамуры обнаружила, что продукт ферментации лактозы является причиной нарушения моторики у Salmonella. Предполагается, что супернатант L. lactis в основном влияет на подвижность сальмонелл через нарушение вращения жгутиков, но не через необратимое повреждение морфологии и физиологии. Ферментация лактозы L. lactis производит ацетат, который снижает внутриклеточный pH сальмонелл, что, в свою очередь, замедляет вращение их жгутиков. Эти результаты подчеркивают потенциальное использование L. lactis для предотвращения инфекций, вызываемых несколькими видами бактерий.
Секреция интерлейкина-10
Генетически модифицированная L. lactis может секретировать цитокин интерлейкин-10 (IL-10) для терапевтического вмешательства для лечения воспалительные заболевания кишечника (IBD), поскольку IL-10 играет центральную роль в подавлении воспалительных каскадов и матриксных металлопротеиназ. Исследование Лотара Стейдлера и Вольфганга Ханса показывает, что этот in situ синтез IL-10 с помощью генно-инженерной L. lactis требует гораздо меньших доз, чем системные методы лечения, такие как антитела к фактору некроза опухоли ( TNF) или рекомбинационный IL-10.
Авторы предлагают два возможных пути, с помощью которых IL-10 может достичь своей терапевтической цели. Генно-инженерный L. lactis может продуцировать мышиный IL-10 в просвете, и белок может диффундировать к чувствительным клеткам эпителия или собственной пластинки. Другой путь включает поглощение L. lactis М-клетками из-за его бактериального размера и формы, и основная часть эффекта может быть обусловлена продуцированием рекомбинантного ИЛ-10 in situ в лимфоидной ткани кишечника. Оба пути могут включать механизмы параклеточного транспорта, которые усиливаются при воспалении. После транспортировки IL-10 может непосредственно подавлять воспаление. В принципе, этот метод может быть полезен для доставки в кишечник других белковых терапевтических средств, которые нестабильны или трудно продуцировать в больших количествах, а также в качестве альтернативы системному лечению ВЗК.
Подавление опухоли посредством пептида, ингибирующего метастазирование опухоли, KISS1
В другом исследовании под руководством Чжана Б. был создан штамм L. lactis, который поддерживает плазмиду, содержащую пептид, ингибирующий метастазирование опухоли, известный как KISS1. Было продемонстрировано, что L. lactis NZ9000 является клеточной фабрикой для секреции биологически активного белка KiSS1, оказывающего ингибирующее эффекты на клетки HT-29 колоректального рака человека.
KiSS1, секретируемый из рекомбинантного штамма L. lactis, эффективно подавлял экспрессию матриксных металлопротеиназ (ММР-9) - ключевого фактора инвазии, метастазирования и регуляции сигнальных путей, контролирующих рост опухолевых клеток, выживаемость, инвазию, воспаление и ангиогенез. Причина этого заключается в том, что KiSS1, экспрессируемый в L. lactis, активирует путь MAPK через передачу сигналов GPR54, подавляя связывание NFκB с промотором MMP-9 и, таким образом, подавляя экспрессию MMP-9. Это, в свою очередь, снижает выживаемость, подавляет метастаз и вызывает покой раковых клеток.
Кроме того, было продемонстрировано, что рост опухоли может подавляться самим штаммом LAB из-за способности LAB продуцировать экзополисахариды. Это исследование показывает, что L. lactisNZ9000 может сам по себе подавлять пролиферацию HT-29 и индуцировать апоптоз клеток. Успешное создание этого штамма помогло подавить миграцию и разрастание раковых клеток, показывая, что секреторные свойства L. lactis этого конкретного пептида могут служить новым инструментом для лечения рака в будущем.
