中国酿造
2019年第38卷第2期
总第324期
乳酸菌n类细菌素生物合成及其代谢调控策略
章检明s张兰威'易华西2,韩雪**
(1.哈尔滨工业大学化工与化学学院，黑龙江哈尔滨
摘要
150000;2.中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛266000)
:乳酸菌细菌素是乳酸菌经由核糖体合成的具有抑菌活性的多肽类物质，其中乳酸菌n类细菌素具有很强的热稳定性和抑菌
活性，但是产量较低尚不能实现商业化生产。因此，了解和掌握乳酸菌n类细菌素合成及其代谢调控机制，对解决商业化生产过程的 技术瓶颈具有重要的意义。该文综述了目前n类细菌素生物合成和降解途径，并从代谢调控角度提出提高n类细菌素产量的可行性 策略，为提高n类细菌素产量提供新的途径和思路，也为n类细菌素工业化生产奠定基础。
关键词:乳酸菌；类细菌素生物合成代谢调控;策略
0254-5071 (2019)02-0001-06 doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2019.02.001引文格式:章检明，张兰威，易华西，等.乳酸菌n类细菌素生物合成及其代谢调控策略[J].中国酿造，2019,38(2): 1-6.
文章编号：
n中图分类号：TS201.3
;;
Biosynthesis and strategies of metabolism regulation for class II bacteriocins produced by
lactic acid bacteria
ZHANG Jianming1, ZHANG Lanwei12, YI Huaxi2, HAN Xue1*
(l.School of Chemistry and Chemical Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150000, China;
2.Institute of Food Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266000, China)
Abstract: Bacteriocins of lactic acid bacteria are peptides with antimicrobial activity synthesized by ribosome of lactic acid bacteria. Class II bacteri
ocins produced by lactic acid bacteria had strong heat stability and antimicrobial activity, but the yield was too low to realize commercial production. Therefore, understanding the synthesis and metabolic regulation mechanism of class II bacteriocins produced by lactic acid bacteria has great importance to the technical bottleneck of commercial production. The biosynthesis and degradation pathway for class II bacteriocins were reviewed, some feasible strategies to increase bacteriocins production were proposed. So, the paper provided a new way for increasing bacteriocins production and a certain basis for industrial production of class II bacteriocins.Key words： lactic acid bacteria; class I I bacteriocins; biosynthesis; metabolism regulation; strategy
乳酸菌（lactic acid bacteria)细菌素(bacteriocins)是乳酸菌经由核糖体合成和翻译后修饰而成的一类具有抑制 细菌作用的多肽或蛋白类物质(antimicrobial peptides)[1]。 根据细菌素的热稳定性、抑菌谱、胰蛋白酶敏感性和抑菌 机理等特性可将其分为羊毛硫抗生素类(class I )如乳酸 链球菌素(Nisin)，不含羊毛硫氨酸的多肽类(class n )，热 敏感的大分子蛋白（>30kDa) (Class I)和复合型细菌素
生产的需求，因此其生物合成产量是目前的研究重点。
对微生物的代谢网络进行调控是提高代谢产物合成 量的重要策略，如切断产物副反应途径;优化营养物质和 培养条件;增强关键酶的活性等。通过这些策略，许多微生 物代谢产物的产量得到了大幅度的提高[3-5]。目前，在提高 绝大多数研究是通过筛 乳酸菌n类细菌素产量策略方面，
选最优碳源、氮源成分；优化培养条件等方法。近些年来 随着对细菌素合成和降解代谢研究逐渐深入，尤其是对 例如目前已经克隆得到了植物乳杆菌细菌素生物合成基 因簇的绝大部分基因，并且大部分基因的功能也得到了验 证R，这使得通过改造n类细菌素的合成代谢及降解途径 来提高细菌素产量成为可能。本文主要综述了目前n类乳 酸菌细菌素生物合成和降解途径，并从代谢调控角度提出
(class F)四类[1]。目前，乳酸菌细菌素唯一实现产业化的 是I类羊毛硫抗生素类中的Nisin，并广泛应用于食品防腐。 而n类乳酸菌细菌素相比于I类、m类和F类细菌素具
故对其挖掘和研究已成为当今细菌素领域的热点[2]。但是 到目前为止n类乳酸菌细菌素的产量较低，不能满足工业
收稿日期：2018-09-18
修回日期：2018-12-04
n类细菌素生物合成基因簇的研究有了突破性的进展，
有更强的稳定性和抑菌活性以及更广的抑菌谱，比如对单 増李斯特菌Listeria monocytogenes)具有强烈的抑制作用，
基金项目：国家自然基金项目（31771988,31571850,31271906/C200204);哈尔滨市优秀学科带头人基金(RC2014XK020003);高等学校博士
学科点专项科研基金(20112302110051);中国海洋大学“青年英才工程”项目（201712002)
作者简介:章检明（1990-),男，博士研究生，研究方向为乳品微生物。
*通讯作者:韩雪（1978-),女,副教授，博士,研究方向为乳酸菌及其活性产物。
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China Brewing
Forum and Summary
提高n类乳酸菌细菌素产量的可行性策略，为提高n类乳 酸菌细菌素产量提供一个全新、重要的途径，也为n类乳 酸菌细菌素工业化生产奠定基础。
i
丨丨类细菌素分类及其特性
乳酸菌n类细菌素是一类由核糖体合成的，分子质量<
10 kDa，具有热稳定性的多肽类物质。
COTTER P D等[8]根
据n类细菌素性质，将其分为四类：na类片球菌素、nb两 肽细菌素、n c环状细菌素和n d非片球菌素线性多肽(见
表1)，这一分类也被大多数学者所认可。
表
1乳酸菌II类细菌素分类
Table 1 Classification of class II bacteriocins of lactic acid bacteria
分类
描述
代表
n
类
含有 Y-G-N-G-V-X-C-X-K/N-X-X-C-Curvacin A保守序列的类片球菌素
PA-1、、Enterocin A Pediocin
等nb类由两条肽链组成的双肽细菌素
Lactococcin GEFPlantaricin JF 、、Plantaricin 等nc类具有较强的热稳定、抗蛋白酶水解
Carnocyclin A、 性以及抗李斯特菌性质的环状细菌素
EnterocinAS-48 等nd类
非片球菌素线性多肽
Lactococcin AEJ97、、Enterocin B Enterocin 等
1.1
nana类细菌素
细菌素是由革兰氏阳性细菌产生的肽类物质。近年 来，genes由于其能有效的抑制单増李斯特菌(Listeria monocyto)、金黄色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus) 、蜡样芽孢 杆菌(Bacfflus cereus)等食品腐败或致病菌而备受关注，被
认为是一种具有巨大潜力的天然食品防腐剂。它由37〜55个 氨基酸组成，在N末端含有Y-G-N-G-V-X1-C-X2-K/N-X3-X-C (Y为酪氨酸;G为甘氨酸;N为天冬酰胺;V为缬氨酸;X为
任意氨基酸;C为半胱氨酸;K为懒氨酸)保守氨基酸残基， 被称为“片球菌素序列框区域(pediocin box)”。在n a类细 菌素的N末端还含有一个由两个半胱氨酸形成的二硫键。 同时，na类细菌素除了在运输过程中将引导序列切除外， 不在进行任何修饰。C末端是一个疏水或两亲的区域，与N
C末端相比具有较差的保守型。
JOHNSENN L等[9]研究发现，
末端与特异性结合目标菌有关，而末端的“片球菌素序 列框区域”Camobacteriocin则与非特异性结合细胞膜有关。BCurvacin目前，Sakacin P、 2、 A等 n a类细菌素的三维结 构已经确定，并且三维结构的变化被认为是不同n a细菌 素特异性的基础[10\"12]。此外，少数n a类细菌素PA(Pediocin -1、Enterocin A和Sakacin G)在C末端还含有第二个二硫
键，这个二硫键赋予这些细菌素更广的抑菌谱和耐热性[13-14]。 因为在高温条件下，含有一个二硫键细菌素的a-螺旋(位
于C末端，与抗菌活性相关)会瓦解，但C末端的第二个二 硫键能够维持a-螺旋的稳定性。
Nisin由于n a类细菌素具有广谱、高效等特点，已成为继
之后最具开发潜力的天然食品防腐剂。在欧美国家，
Pediocin aPA-1已经在肉制品和奶酪制品中得到应用。因此，
将n 类细菌素与其他防腐技术相结合构成多重防腐系统
来增强防御效果并扩大其应用范围，以及提高合成量来满 足工业化需求将成为未来研究的重点。1.2 nbnb类细菌素
类细菌素是由两条肽链组成的双肽细菌素，最初
是在乳酸菌的代谢产物中被发现，两条肽链各自的氨基酸 残基数目一般<40,如Plantaricin S分别由26/24个氨基酸 残基组成[15]。但是，也有一些n b类细菌素至少含有一条肽 链的氨基酸残基数>50，如Brochocin C[16]。这两条肽链只 有相互结合成复合体后才具有强烈的抑菌活性，单独一条 肽链无活性或活性很低。目前EF、Plantaricin，Lactococcin G、Plantaricin
nb JK等n b类细菌素的三维结构已经被阐明，
类细菌素的两条肽链是通过保守序列GxxxG相互作用 而结合在一起，ROGNEP并且GxxxG序列与抑菌活性密切相关[17-19]。 等[19]将Plantaricin JF中PlantaricinGxxxG序列的甘氨酸残基 替换成其他氨基酸后，发现 JK的活性大幅度降 低，认为这是由于GxxxG中甘氨酸残基的替换导致两条肽
链的结合被中断，致使抑菌活性降低。
Lacticin目前对双肽细菌素的应用研究已有较多报道，如
3147在干酪的应用[20]; Lactocin 705在碎牛肉中的
应用等[21]。但是到目前为止，并没有商业化产品的出现，主 要原因还是产量较低。因此，对提高双肽细菌素产量及抑 菌能力的研究将是现阶段研究的热点。1.3
ncn类细菌素
c类细菌素是具有较强的热稳定性、抗蛋白酶水解性
以及抗李斯特菌性质的环状细菌素，因此其不同于由酶合 成的环状抗菌肽，如短杆菌肽、抗霉枯草菌素等。nc类细 菌素需要通过翻译后修饰才能形成成熟的细菌素，通常是 由N末端和c末端通过共价连接后形成环状骨架。目前，运 用核磁共振、X射线衍射等方法已经得到了 Carnocyclin A 和EnterocinAS-48这两个环状细菌素的结构。研究显示n c 类细菌素的结构中存在着有序重复的a-螺旋[22-23]。目前有
8个
nc类细菌素已经被鉴定Carnocyclin(Gassericin、Enterocin，其中6个来源于乳酸菌
A、Reutericin 6 AS-48、Enterocin 4、 A 和Lactocyclicin ButyrivibriocinQ)，另外两个为Cirularin A (来源于拜氏梭菌)和 AR (来源于溶纤维丁
酸弧菌)[1]。有研究人员将这8个细菌素的氨基酸序了进行 对比后发现，N末端区域具有较高的相似性，预测这一区域 可能含有两个不同的螺旋结构。
n c类细菌素独特的环状结构，赋予了其良好的抗菌特 性，成为继n a类细菌素之后又一个具有应用潜力的细菌素。
因此未来应该深入研究其抗菌特性、抑菌机理及提高生物 合成量，为日后工业化生产和应用打下基础。1.4 nd类细菌素
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专论与综述
根据COTTER P D的分类，将非片球菌素线性多肽归 类为n d类细菌素，但是这一类型细菌素序列没有明显的 相似性。MEYER(na、nb因此，、nc一些研究人员将n类细菌素只分为三个亚类
)，并不含有nd这一亚类[24]。不过，NISSEN-
nd J等[25]保留了 nd这一亚类，将31种细菌素归类入 类细菌素，其中29种来源于乳酸菌，2种源于金黄色葡萄 球菌(见表2)。对于nd类细菌素的归类目前没有统一的标 准，因此进一步研究n d类细菌素在核酸序列、氨基酸序
列以及抑菌机理上是否存在着相似性，可为这一亚类的存 在提供理论依据。
表2
n d类乳酸菌细菌素的微生物来源
Table 2 Microorganisms sources of class lactic acid bacteria
nd bacteriocins of
细菌素
合成菌株
Lactococcin A
乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)LsbA and LsbB乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)Lacticin Q乳酸乳球菌(Lactococcus lactis) QU5Lacticin Z乳酸乳球菌(Lactococcus lactis) QU14Lactococcin 972乳酸乳球菌(Lactococcus lactis) IPLA972Lactococcin B乳酸乳球菌亚种(Lactococcus lactis subsp. lactis) 9B4Lacticin RM乳酸乳球菌亚种(Lactococcus lactis subsp. lactis) EZ26
Enterocin B尿肠球菌（Urine enterococcus) T136Bac32尿肠球菌（Urine enterococcus) VRE200Enterocin L50A尿肠球菌(Urine enterococcus) L50Enterocin L50B尿肠球菌(Urine enterococcus) L50Enterocin Q尿肠球菌(Urine enterococcus) L50Enterocin RJ-11尿肠球菌（Urine enterococcus) RJ-11Mesenterocin 52B肠系膜明串珠菌亚种subsp. mesenteroides) FR52
(Leuconostoc mesenteroides
Dextranicin 24肠系膜明串珠菌亚种subsp. mesenteroides)(Leuconostoc mesenteroides
J24
Mesentericin B105肠系膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides) Y105Leucocin B-TA33a肠系膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides) TA33aAcidocin 1B嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidlophilus) GP1BAcidocin CH5嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidlophilus) CH51Acidocin A嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidlophilus) TK9201Carnobacteriocin A栖鱼肉杆菌(Carnobacterium piscicola) LV17 ABacteriocin OR- 7唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius) NRRL B-50514Cripacin A卷曲乳杆菌(Lactobacillus crispatus)JCM2009
Divergicin 750广布肉食杆菌(Bacillus diffusa)Enterocin EJ97粪肠球菌(Enterococcus faecalis) EJ97BHT-B大鼠链球菌(Streptococcus rattus)及其突变菌Bovicin 255解没食子酸链球菌LRC0255
(Streptococcus gallolyticus)
Micrococcin GO5微球菌(Micrococcus) GO5Weissellicin 110食窦魏斯氏菌（Weissella cibaria) 110Aureocin A 0金黄色葡萄球菌(Saphylococcus aureus) A70Aureocin A53
金黄色葡萄球菌(Saphylococcus aureus) A53
2
乳酸菌丨丨类细菌素生物合成及降解途径
乳酸菌细菌素是核糖体合成的一类肽类代谢产物。因
此，它的合成首先是在核糖体上进行的，随后通过转运系 统对其进行加工和运输，最后才形成具有活性的细菌素。 而乳酸菌细菌素的降解则是由乳酸菌蛋白酶系统完成 的，可能被水解成氨基酸，用于细菌自身利用，这将导致 细菌素不能得到有效积累。2.1生物合成途径
通常来说，n类细菌素的合成首先需在特定环境因素 刺激下，比如信号分子浓度需达到一定阈值时，细菌素基因 才开始转录。与此同时，组成细菌素的氨基酸在氨酰转运 核糖核酸合成酶的参与下共价地与转运核糖核酸(ribonucleicacidtransfer
，tRNA)形成氨酰messenger-tRNA，之后氨酰-tRNA 结合到信使核糖核酸( ribonucleic acid，mRNA)
(含有细菌素合成的遗传密码，用于指导特定细菌素氨基 酸序列的合成）的特殊位点上，核糖体结合到mRNA分子 合成起始序列上，并由此开始读码，沿着密码序列合成前 体肽。但这个前体肽不具备生物活性，需要进行加工和转 运后才能形成成熟的细菌素。triphosphate首先腺苷三磷酸(adenosine
transporter，ATP)结合转运蛋白（ATP-binding cassette ，ABCT)的蛋白水解区域结合前体肽的引导序 列，触发三磷酸腺苷(ATP)水解，随后转运蛋白的构象发
生改变，导致引导序列被切除，同时在辅助蛋白的协助下， 成熟的细菌素被运送至胞外(见图1)[26]。
图
Fig. 1 Biosynthesis and degradation pathways of class 1乳酸菌n类细菌素生物合成及降解途径
bacteriocins of lactic acid bacteria
n
前体肽的引导序列由18〜27个氨基酸残基组成，被认 为是细菌素加工和转运的信号肽，并且含有一个保守的双 甘氨酸残基，这些双甘氨酸残基可能作为转运系统的识别 信号。前体肽作为细菌素的前体物质，它的合成影响着细
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Forum and Summary
菌素的产量。因此，增加前体肽的合成量是提高细菌素产 量一个重要策略。但是，前体肽在胞内大量积累会对细菌 素的合成产生反馈抑制，虽然目前还没有明确的报道证明 这种反馈抑制的存在，不过从其他一些次级代谢产物的合 成过程推测(例如阿维菌素的合成受到胞内反馈抑制的影 响，，这种反馈抑制应该存在于细菌素的合成过程。所以， 在增加前体肽合成量后，将前体肽及时进行加工及运送至 胞外是提高成熟细菌素产量的必要条件。
典型的n类细菌素ABC转运蛋白含有715〜724个氨 基酸，并且在N端和C端具有高度的同源性，也是ABC转运 蛋白发挥活性的关键部位[28LC端含有200个末端氨基酸残 基组成的保守ATP结合区域;N端是一个疏水的跨膜结构
域，K其中外延的150个氨基酸负责切割引导序列。VENEMA
等[29]对ABC转运蛋白的N端进行了功能研究证实了这一
功能，认为N末端只参与切割，不参与转运LS。HAVARSTEIN 等3]认为，细菌素的切割和转运是一个整体的加工过
程，引导序列是进行切割和释放的一个识别信号。辅助蛋 白含有460个氨基酸，也具有高度的同源性，C端是一个亲
水域，N端是个跨膜的疏水域，推测它具有辅助细菌素跨膜 转运或加工前体肽的作用。PAL G等[31]在体外研究辅助蛋 白功能时发现辅助蛋白并不参与前体肽切割，可能对成熟 细菌素的跨膜转运有作用。不过，辅助蛋白具体发挥何种 功能目前还不是十分清楚。2.2降解途径
乳酸菌细菌素的降解是由乳酸菌蛋白水解系统参与 完成，这个蛋白水解系统分三个步骤对细菌素进行降解[气 首先，胞外的细菌素在蛋白水解酶的作用下被水解成小肽 (如寡肽、二肽、三肽等）；之后，这些小肽通过多肽转运系 统转运至胞内；最后，在胞内肽酶的作用下，小肽可能被 水解成氨基酸，被菌体自身利用（见图1)。
目前，一些乳酸菌的蛋白水解酶基因已经被克隆和鉴 PrtP定出来，包括乳酸乳球菌和副干酪乳杆菌的蛋白水解酶
，瑞士乳杆菌的蛋白水解酶PrtH，鼠李糖乳杆菌的蛋 白水解酶PrtR，嗜热链球菌的蛋白水解酶PrtS以及保加利 亚乳杆菌的蛋白水解酶PrtB[32]。并且，一些乳酸菌可能还含
有两种以上的蛋白水解酶，这些蛋白水解酶是细菌素降解 过程中最为关键的酶。如果能使这些蛋白水解酶活性或表 达量降低，可使细菌素在胞外大量积累。但是，目前对蛋白 水解酶调控细菌素活性的研究报道很少，也不清楚细菌素 被蛋白酶降解后的片段大小。因此，这些片段具体是通过 哪个多肽转运系统进入胞内，以及这些片段在胞内是否被 内肽酶降解成氨基酸，还是发挥其他特殊功能还需要深入 研究。
3代谢调控增加II类细菌素产量的策略
一般而言，代谢调控增加n类细菌素产量的策略可以
从以下几个方面入手：增加底物浓度，提高前体物的供应； 改造转运系统，解除细菌素胞内抑制;切断细菌素降解途 径，加强细菌素胞外积累。
3.1增加底物浓度，提高前体物的供应
细菌素是由核糖体合成的蛋白质或多肽类物质，因此 氨基酸可作为细菌素的底物，增加其供应量可以促进细菌
素前体物的积累。
VUYST L[33]研究发现，向培养基中加入
适量的丝氨酸、苏氨酸和半胱氨酸能使Nisin的产量提高 2倍，认为这三种氨基酸作为底物直接参与Nisin的合成， 从而提高Nisin的产量。并且，半胱氨酸相比其他的氨基酸
促进效果更佳明显，原因可能是细菌自身对于胱氨酸合成 比丝氨酸和苏氨酸更加复杂。但是VAZQUEAZ J A等[34研 究发现，只有半胱氨酸和色氨酸能够刺激Nisin的合成，这 与VUYST L[33啲结果不一致，原因可能是氨基酸并不仅仅 只作为细菌素的底物发挥作用，还可能发挥着其他一些 功能[35]。如对细菌素合成、释放及调控过程中相关酶的诱 导。尽管目前没有明确的报道证明氨基酸能够诱导细菌素 合成过程中相关酶的活性，但从氨基酸对其他微生物代 谢产物合成的影响猜测(如甲硫氨酸通过诱导头孢菌素C 生物合成过程中异青霉素N合成酶、脱乙酰氧头孢菌素C 合成酶等而产生刺激作用；色氨酸在麦角生物碱合成中作 为底物和诱导物而起作用；亮氨酸在杆菌肽合成过程中起 着诱导作用[3&37])，某些氨基酸能够通过诱导相关酶的活性 而对细菌素的产量产生影响。猜测氨基酸可能对细菌素 加工和释放过程中ABCT转运蛋白和辅助蛋白，以及细菌 素的调控蛋白（信号肽、组氨酸蛋白激酶、响应调节蛋白） 具有诱导作用，因为这些蛋白或酶都是细菌素形成过程 中的关键蛋白或酶，它们活性增强都能够促进细菌素的 合成。
目前，虽然氨基酸的添加有利于细菌素的合成已经得 到证实，不过一般认为氨基酸只作为底物而起到促进作用。 但是研究发现，氨基酸所起的作用并不是单纯的作为底物， 还可能具有诱导关键酶的作用，并且这一作用可能超出它 作为细菌素合成底物的单一作用。3.2改造转运系统，解除胞内反馈抑制
由核糖体合成的前体肽需要经过一系列加工和释放 才能形成具有活性的细菌素，这一过程需要ABCT转运蛋 白和一个辅助蛋白参与。研究表明，将这两个蛋白的基因 敲出后，突变菌株完全失去了细菌素合成的能力，说明这 两个蛋白对细菌素的合成具有重要的影响。此外，研究报 道指出，微生物的代谢产物如果在胞内积累就会形成反馈 抑制，降低该产物的合成。因此，能够及时的将胞内的产物 运送出胞外，可以解除胞内的反馈抑制，提高产物的合成 水平。目前，通过过表达转运系统来提高对产物的转运能 力，増加代谢产物的合成量已有很多成功的案例。如QIU J
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专论与综述
等[27]将ABC转运蛋白AvtAB过表达，结果使阿维霉素的产 量提高了两倍;LI M等[38]过表达麦芽糖运输型ABC转运蛋 白后，依维霉素和阿维霉素的产量也分别提高。但是很少 研究涉及通过改造细菌素转运系统来提高细菌素产量的 报道。相信通过增加ABCT转运蛋白和辅助蛋白基因拷贝 数，从而增加转运系统的表达量，解除细菌素胞内反馈抑 制，是增加细菌素产量的一个重要策略。
过表达技术一般分为三个步骤:①目的基因的克隆与 提取;②含目的基因过表达载体的构建及转化;③过表达 产物的验证。现今，绝大部分乳酸菌细菌素的ABC转运蛋 白和辅助蛋白基因已经被鉴定和克隆出来，而且具有很高 的同源性，并且也有很多技术成熟的乳酸菌表达载体的出 现。因此，利用过表达乳酸菌细菌素转运系统的来提高细 菌素产量的策略在理论和实际造作上都是可行的，这一策 略也为提高n类细菌素产量的研究提供新的思路。3.3切断降解途径，加强产物胞外积累
研究显示，当乳酸菌培养到稳定期后期的时候，细菌 素的活性会大幅度降低3]。原因可能是由于在稳定期后期， 环境中的营养物质缺乏，不足以满足自身需求，因此需要 水解环境中的肽类物质(如细菌素）为自身提供所需的氨 基酸。这就需要乳酸菌蛋白酶系统的参与。而蛋白酶水解 系统中的蛋白水解酶则是水解细菌素的关键酶，也对细菌 素活性的调控有着重要的作用。
VUKOTIC G等[40]研究了
蛋白酶PrtP对乳球菌素LcnB活性的影响，发现敲出PtP基
因的菌株，细菌素的产量得到了很大的提高，这说明蛋白 酶对细菌素的产量确实能起到调控作用。因此，可以利用基 因敲除技术或添加蛋白酶抑制剂来敲除或降低蛋白酶的
活性，从而切断细菌素的降解途径，提高细菌素在胞外的 积累。但是，蛋白酶将细菌素水解成小肽后，是否进一步将 其水解成氨基酸供自身利用还是发挥其他功能就不得而 知。有一种可能是当细菌素在胞外大量积累时，由于细菌 素自身不能通过细胞膜进入胞内，因此由胞外蛋白酶将其 水解成小片段后运送至胞内，然后这些小肽作为反馈信 号，抑制细菌素合成中某些关键酶的活性，从而导致细菌 素停止合成，起到反馈抑制作用。
目前，对细菌素降解途径的研究报道较少，尤其是细 菌素降解对细菌素合成调控的研究更加缺乏。但是，细菌 素的水解产物不仅仅只作为细菌的营养物质被利用，还 可能作为反馈抑制的信号分子调控细菌素的合成。因此， 研究细菌素的降解途径，尤其是胞外蛋白酶对细菌素合成 调控研究为提高细菌素产量提供一个新的策略和方向。4总结
乳酸菌n类细菌素产量低，一直是限制其工业化生产 的障碍之一。很多研究通过对碳源、氮源等代谢进行调控 来提高细菌素产量，但是提高幅度有限，仍不能达到工业
化生产要求。而利用异源表达技术来提高产量存在安全 隐患，并且表达产物活性普遍较低。近些年对n类细菌素 生物合成和降解过程的深入研究，特别是对n类细菌素基 因簇研究的日益完善，使之从n类细菌素合成和降解途径 入手，通过改造细菌素生物合成及降解途径来提高产量成 为可能。通过增加底物浓度，提高前体物供应;改造转运系 统，解除胞内反馈抑制;切断降解途径，增加产物胞外积累 等方法来增加n类细菌素的产量。这些策略将为提高n类 细菌素产量提供新的途径和思路，也为II类细菌素工业化 生产奠定基础。参考文献：
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2019 Vol.38 No.2Serial No.324
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