核糖体工程产生的“超级益生菌”细菌

日本信州大学的研究人员利用核糖体工程技术引入了影响鼠李糖乳杆菌GG （LGG）蛋白质合成机制的突变。这些突变的LGGs表现出表面蛋白表达的改变，包括所谓的“月光蛋白”的增加。这些突变体更强烈地附着在肠道细胞上，并诱导免疫细胞的增强激活，使它们成为“超级益生菌”。这项研究证明了RE的效用-一种廉价，低风险，快速的技术-用于增强益生乳酸菌。

保持健康的肠道菌群是整体健康的重要组成部分。乳酸菌（LAB）是一类众所周知的微生物，可以抑制肠道致病菌，支持肠道健康。事实上，发酵乳制品在全球许多文化中都是健康饮食的一部分。现代益生菌食品和补充剂旨在最大限度地发挥乳酸菌的健康效益，而不像传统发酵食品那样具有可变性。对乳酸菌进行修饰以增强其有益功能是益生菌开发的下一个阶段。

日本信州大学水产再生研究所的Takeshi Shimosato教授领导了一项研究项目，旨在提高LAB菌株rhamnosus lactoaseibacillus GG （LGG）的益生菌特性。新州大学的Tsukagoshi Masami、Jamiyanpurev Soyolmaa、Nomoto Shunsaku、Kazuma Inoue、Masahiro Yoda、助理教授Aito Murakami、Fu Namai和Takashi Sato教授也参加了会议。日本东海大学的Hibi智之和木下秀树副教授也参与了这项研究。研究小组使用了核糖体工程（RE）技术，这是一种在细胞蛋白质合成机制中诱导自发突变的技术。他们的研究结果于2025年10月27日在网上公布，并于2025年12月2日发表在《Microbiology Spectrum》杂志第13卷上。

“商业和医疗对益生菌的需求不断增长，益生菌的作用不仅仅是‘平衡肠道’——我们需要能够积极改善健康状况的菌株。”然而，传统的育种方法是缓慢的，而且基因工程经常被禁止在食品中使用，下佐藤教授说。在描述团队对可再生能源的使用时，他补充说：“我们受到可再生能源在制药领域的成功的启发。我们假设，这种通过改变细菌核糖体来“唤醒”细菌潜在能力的技术，可以重新用于给乳酸菌增压。

Shimosato教授的研究小组此前发现，核糖体S12蛋白发生特定突变的LGG菌株产生了更多的所谓“月光蛋白”——细胞内蛋白，当它们出现在细菌细胞表面时具有额外的功能。Shimosato教授说：“K56N突变体在其表面显示出增加的兼职蛋白甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）的表达，并通过GAPDH介导的结合增强了与人结肠粘蛋白的粘附”，并补充说：“目前的研究通过探索K56N突变如何影响细胞外囊泡（EV）组成和宿主免疫调节来扩展这一研究。”

在目前的研究中，研究小组发现K56N突变体有23种不同的表面蛋白，而野生型（WT） LGG只有5种。重要的是，K56N突变体的表面GAPDH含量明显高于WT。当与HT-29永生化的人肠细胞一起培养时，附着在HT-29细胞上的K56N突变体细菌是WT的两倍。当用于治疗时，K56N细胞能更好地留在肠道中，并取代肠道表面的致病菌。

研究小组随后比较了K56N和WT表面蛋白的免疫刺激作用。当加入RAW 264.7小鼠巨噬细胞培养时，K56N EV诱导的肿瘤坏死因子α (TNF-& α;)的分泌比WT EV高得多。TNF-是刺激免疫反应的关键化学信使。来自K56N突变体的四种表面蛋白增加了TNF-& α的分泌，而只有一种WT蛋白- GAPDH-具有相同的作用。K56N突变体可能会增加肠道的免疫反应，更快地清除病原体。

这些发现表明K56N突变体可能是“超级益生菌”，因为它们可以比野生型LGG更有效地定植肠道并具有更大的免疫刺激作用。这些因素可能有助于那些肠道代谢可能过快排出WT - LGG的个体。K56N突变体可用于生产更有效的益生菌食品、免疫增强补充剂以及牲畜和水产养殖的免疫增强饲料添加剂。甚至K56N EV也具有免疫刺激作用，这意味着它们可以用作非活疫苗佐剂。

虽然需要进一步的研究来确定增加K56N粘附和免疫刺激作用的特异性蛋白，但本研究验证了RE作为一种提高乳酸菌益生菌特性的技术的有效性。Shimosato教授总结道：“由于核糖体工程的LGG突变体可以轻松安全地获得，并且表现出增强的稳健性和功能性，因此它们是有希望的益生菌候选者。”