益生菌Lactobacillus plantarum P-8适应葡萄糖缺陷环境分子机制的研究

2014年起，以Lactobacllus plantarum P-8为例进行了40个月的适应性进化研究，采用二代高通量测序技术和蛋白质组学技术完成了1000代、2000代、3000代、4000代、5000代、6000代、7000代和8000代适应性菌株的比较分析。被置于葡萄糖限制性培养基后，Lactobacllus plantarum P-8平均相对适应性显著高于（P<0.05）常规培养基，适应性突变积累的速度更快（P<0.05）。在整个进化历程中，相对适应性在1000代-3000代增幅较大，3000代-7000代增幅减弱趋于平缓，开始进入平台期。从突变位点的功能分布来看，大部分位点富集于（P<0.05）氨基糖、核苷酸糖及糖酵解代谢途径。

图1 适应葡萄糖缺陷环境过程中突变位点和差异表达蛋白功能分布

比较蛋白质学研究发现，在适应葡萄糖限制性环境过程中Lactobacillus plantarum P-8采用改变细胞壁结构、提升碳水化合物代谢效率、增加氨基酸积累等多种行为方式提高自身存活率。有趣的是，菌株棉籽糖代谢关键蛋白肌醇脱氢酶表达伴有周期性波动现象，这与Lactobacillus plantarum P-8适应性菌株棉籽糖代谢速率周期性提高的理化实验结果一致。倘若将快速代谢棉籽糖和肌醇的适应性菌群称为“兔子菌”，普通适应性菌群称为“乌龟菌”，这一进化中的“物种特异性龟兔赛跑现象”表明突变频率低的菌群适应性更强。

上述研究成果“Genomic resequencing combined with quantitative proteomic analyses elucidate the survival mechanisms of Lactobacillus plantarum P-8 in a long-term glucose-limited experiment.”已于2018年3发表于《Journal of Proteomics》。