乳酸菌研究最前沿

首页 > 乳酸菌研究最前沿 > 通过基因组解读了解的乳酸菌的真相

通过基因组解读了解的乳酸菌的真相

通过基因组解读了解到的乳酸菌真相令人惊讶

2001年以后,陆续公布的乳酸菌基因组解读信息颠覆了以往的常识,显示了意想不到的乳酸菌的身影。在此,向各位介绍其中具有代表性的两个事实。
乳酸菌不使用氧气进行呼吸,被认为是一种对氧气非常弱的细菌,以往这一认识被认为是常识。但是,通过对最初公布的名为“乳酸乳球菌”的乳酸菌基因组解读数据进行调查后发现,竟然大体上具有氧气呼吸所需的一系列遗传因子群。在有氧的环境中,加入名为“血红素”的含铁蛋白质,尝试乳酸菌培养的实验后知道,实际上存在着氧气呼吸。在此之前被抑制的与氧气呼吸相关的遗传因子群得到发现,同时,在厌氧条件下与发酵有关的遗传因子群的工作受到了抑制,不再生成乳酸。一直以来不作呼吸被认为是其定义之一的乳酸菌,根据不同的条件,有着改变代谢并呼吸的能力,当这一事实被证实后,全世界的研究者都感到很惊讶。
还有一个事实也可说明乳酸菌所隐藏的能力。氨基酸是乳酸菌生存不可缺少的营养成分,因为自己不能全部生成氨基酸,需从外部环境中摄取(对氨基酸有要求性)。这一点曾经众所周知。但是,通过解读基因组,其结果发现大多数乳酸菌都有制作所有种类氨基酸的遗传基因。另外,虽然事例还很少,也有很多完全不具备制作氨基酸的遗传因子的乳酸菌存在这一事实也被发现。从以上事实可以推测,从外部摄取氨基酸生存的乳酸菌有两个种类,一种是尽管有制作氨基酸的遗传基因,却抑制着其发现,另一种则是本身没有该遗传基因。
解读基因组所获得的乳酸菌的各种遗传信息,给迄今为止在研究中已经明确的乳酸菌形象带来了大幅度的改变,正在描绘新的乳酸菌形象。

如何利用基因组解读所获得的信息呢?

通过解读基因组所获得了碱基排列和遗传因子的数量等信息,但是仅靠这些信息,尚不能了解各自的遗传因子起着怎样的作用。要想了解遗传因子的作用,必须利用基因组信息进行新的实验。在一些列实验方法中,现在因其简便性和准确性而备受关注的,是被称为“微阵列分析”的方法。
这一方法的概要如下:基因组中的遗传因子并非直接制作生命活动所需的蛋白质。只有根据条件需要的遗传因子才被复制到RNA上(称为转录),以该RNA为中介制作蛋白质。因此,想要了解在特定条件下,哪个遗传因子在起作用,只要调查各个遗传因子所产生的RNA量(转录量)就可确实了解。
那么,微阵列实验具体是怎么进行的呢?可能有些难懂,但还是为各位说明一下。

  • (1)首先,制作一个在小玻璃板上逐一准确地将拥有乳酸菌基因组中约2000个遗传因子排列的DNA作为聚光点排列(微阵列)。
  • (2)然后,取出在某种条件下培养的乳酸菌细胞中所含有的所有RNA。
  • (3)虽然想测定该RNA中各基因的RNA量(转录量),但是不能直接进行测定。于是,以所有RNA为基础,用酵素反应合成互补的DNA(称为cDNA)。在该过程中,作为以后的记号预先标记荧光色素进行识别,将其送往玻璃板(微阵列)上所有的DNA并使之发生反应。
  • (4)最后,只剩下调查各个cDNA的荧光强度了,据此就可知道在某种特定实验条件下哪个遗传因子能很好地起到作用(促进转录),或者受到抑制(抑制转录)。

通过微阵列分析,乳酸菌的所有遗传因子(约2000个)的变化可一览无余,而且很可能找到至今为止的方法中很可能其发现被忽视的遗传因子。今后作为一种基因组研究发展中不可或缺的重要武器,将会得到更广泛的应用。

基因组研究是一个完全理解乳酸菌的过程

最后,介绍一下通过微阵列方式搞清的某乳酸菌的性质。
一种名叫“ 格氏乳杆菌 ”的乳酸菌,有着在其他乳酸菌中见不到的,具有对胃酸有着很强抵抗力的性质。这种性质可以保护自己不受胃酸的攻击,在胃里发挥作用,而且,它能活着抵达肠道,对益生菌来说也是一种重要的性质,明确其结构受到人们很大的关注。
用酸刺激该乳酸菌,调查其微阵列排列的约1600个遗传因子,发现其中有100个以上的遗传因子会活跃地作用。经过研究其数据,其结果明确了耐酸性是由很多机构协调工作的结果。例如,中和进入的酸;将进入的酸排出体外;修理因酸受伤的核酸和蛋白质等活动是一齐开始工作的。同时,由于耐酸性发现需要能量,因此会中途中止细胞繁殖,使一组遗传因子被抑制。
乳酸菌的能力完全依靠基因组中列出的遗传信息进行发挥。也就是说,基因组研究就是完全理解乳酸菌的过程。

我们人类自诞生以来,获得乳酸菌极大的恩惠。今后,为了从乳酸菌获得对饮食生活以及健康的更多益处,必须充分利用基因组信息,充分了解乳酸菌是怎样的生物,不断努力去最大限度地发挥其隐藏的能力。

  • 1
  • 2