通过基因工程改造嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus），使其能够异源表达来自乳酸菌的细胞包膜蛋白酶

摘要

背景

细胞包膜蛋白酶在乳品科学中一直扮演着关键角色。然而，随着对替代食品来源需求的增长，它们在植物性食品基质中的应用却鲜有研究。要更深入地了解这些酶的生理特性和技术原理，需要针对这一新兴领域开发高效且有效的工具。迄今为止，基于质粒的重组技术仍然是Lactococcus属中最广泛使用和最有效的方法。

结果

在这项研究中，我们将S. thermophilus LMD-9改造为异源表达Lc. cremoris来源蛋白酶的宿主。S. thermophilus LMD-9具有多种优势，包括其GRAS（安全、合格和适用）认证、通过天然能力实现高效的染色体基因整合，以及用于生产功能性蛋白酶的天然机制，使其成为一种非常通用的宿主。此前使用该菌株的尝试由于未解决的瓶颈问题而未能获得活性蛋白酶；在这里，我们分析了这些挑战并克服了它们，从而确立了LMD-9作为蛋白酶表达的稳健系统。对潜在瓶颈的探索表明，内在的肽基脯氨酰cis/trans异构酶（PPIase；prtM/prsA）是影响酶成功表达的关键因素。我们生成了三种重组菌株，基因型分别为LMD-9 ΔprtS::ermR、LMD-9 ΔprtS::ermR—ΩprtP和LMD-9 ΔprtS::ermR—Ω(prtM-prtP），以测试与prtP相关的PPIase的作用。结果表明，引入来自L. cremoris的特异性PPIase显著增强了蛋白酶活性。在没有该酶的情况下，尽管S. thermophilus中的多效PPIase部分弥补了这一缺陷，但我们观察到生长速度减慢和蛋白水解活性降低。

结论

这些发现确立了S. thermophilus LMD-9作为异源表达细胞包膜蛋白酶的稳健宿主。据我们所知，这是首次在该宿主体内异源表达活性细胞包膜蛋白酶（CEP）的研究，它强调了PPIase的可用性是酶成功表达的关键决定因素。这为研究CEP在乳制品和新兴植物性食品中的应用提供了一个合适且稳健的宿主。

背景

细胞包膜蛋白酶在乳品科学中一直扮演着关键角色。然而，随着对替代食品来源需求的增长，它们在植物性食品基质中的应用却鲜有研究。要更深入地了解这些酶的生理特性和技术原理，需要针对这一新兴领域开发高效且有效的工具。迄今为止，基于质粒的重组技术仍然是Lactococcus属中最广泛使用和最有效的方法。

结果

在这项研究中，我们将S. thermophilus LMD-9改造为异源表达Lc. cremoris来源蛋白酶的宿主。S. thermophilus LMD-9具有多种优势，包括其GRAS认证、通过天然能力实现高效的染色体基因整合，以及用于生产功能性蛋白酶的天然机制，使其成为一种非常通用的宿主。此前使用该菌株的尝试由于未解决的瓶颈问题而未能获得活性蛋白酶；在这里，我们分析了这些挑战并克服了它们，从而确立了LMD-9作为蛋白酶表达的稳健系统。对潜在瓶颈的探索表明，内在的肽基脯氨酰cis/trans异构酶（PPIase；prtM/prsA）是影响酶成功表达的关键因素。我们生成了三种重组菌株，基因型分别为LMD-9 ΔprtS::ermR、LMD-9 ΔprtS::ermR—ΩprtP和LMD-9 ΔprtS::ermR—Ω(prtM-prtP，以测试与prtP相关的PPIase的作用。结果表明，引入来自L. cremoris的特异性PPIase显著增强了蛋白酶活性。在没有该酶的情况下，尽管S. thermophilus中的多效PPIase部分弥补了这一缺陷，但我们观察到生长速度减慢和蛋白水解活性降低。

结论

这些发现确立了S. thermophilus LMD-9作为异源表达细胞包膜蛋白酶的稳健宿主。据我们所知，这是首次在该宿主体内异源表达活性细胞包膜蛋白酶（CEP）的研究，它强调了PPIase的可用性是酶成功表达的关键决定因素。这为研究CEP在乳制品和新兴植物性食品中的应用提供了一个合适且稳健的宿主。