转录因子-sRNA级联通过重新调控精氨酸代谢增强了乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）的耐酸性

钱倩倩|平秋健|李莉|刘启海|姚亚迪|郑杰|唐炳峰|熊辉|杜玉辉|赵辉|朱洪基|乔建军|张迪|刘家恒

四川大学化学工程学院制药与生物工程系，成都，中国

摘要

乳酸乳球菌是乳制品和食品工业中重要的发酵起始菌。然而，在发酵过程中乳酸的快速积累会导致自我诱导的酸应激，从而限制细胞生长、代谢性能以及高价值产品（如尼辛）的产量。因此，理解和增强乳酸乳球菌的耐酸能力对于提高工业食品发酵过程的效率和生产力至关重要。在这里，我们揭示了一个由转录因子和小非编码RNA（sRNA）组成的新型多层次调控级联机制，该机制控制着乳酸乳球菌 F44菌株对酸应激的适应能力。通过DNA pull-down和EMSA实验，我们确定了TetR家族转录因子AcrR1是sRNA s042的上游抑制因子。DNase I足迹分析将其结合位点精确定位在s042启动子内的16个碱基对序列上。在酸应激条件下，acrR1的表达下调，从而解除对s042转录的抑制。诱导的s042通过直接与其mRNA相互作用，激活了精氨酸调节因子ArgR和AhrC。这改变了调控平衡，有利于ArgR-AhrC复合物的形成，进而抑制了精氨酸脱亚胺酶（ADI）途径的活性，同时增强了耐酸能力。我们的发现揭示了一个复杂的AcrR1-s042-ArgR/AhrC调控网络，该网络在酸应激下精细调节ADI途径，使乳酸乳球菌具有更强的耐酸性。

章节摘录

引言

乳酸乳球菌是一种常见的食品级细菌，在食品工业中得到广泛应用，并在医学和保健领域也受到了广泛关注（Kok等人，2017年；Cavanagh等人，2015年）。在工业生产过程中，乳酸乳球菌通常会遇到多种压力，如低pH值、高盐浓度和抗生素压力（Kleerebezem等人，2020年）。其中，酸应激尤为关键，因为糖酵解产生的乳酸积累会导致

引物、菌株和生长条件

本研究中使用的菌株列在补充表S1中。乳酸乳球菌菌株在GM17培养基（含有0.5%葡萄糖的M17培养基）中于30°C条件下培养。添加1.5%的琼脂制备固体培养基。大肠杆菌 TG1在Luria-Bertani培养基（含有0.5%酵母提取物、1%色氨酸和1%NaCl）中于37°C条件下以220转/分钟的转速振荡培养，用于质粒的克隆。质粒pLEB124和pCS1966分别用于基因的过表达和敲除。

通过DNA pull-down和EMSA验证确定AcrR1是s042的直接上游转录抑制因子

在之前的研究中，我们通过RNA深度测序发现了与酸应激反应和调控相关的sRNA s042（Wu等人，2018b）。在酸应激条件下，s042的转录水平显著上调，这促使我们对其上游转录调控机制进行了详细研究。s042的长度为143个碱基对，多序列比对分析显示该序列在乳酸乳球菌中高度保守。

结论

在本研究中，我们系统地解析了一个由转录因子和sRNA组成的调控途径，该途径有助于乳酸乳球菌有效抵御酸应激。转录因子AcrR1被确定为sRNA s042的直接抑制因子，在酸应激条件下其表达下调，导致s042的产生增加。s042水平的升高反过来在转录后水平上增强了精氨酸代谢调节因子ArgR的表达

唐炳峰：方法学研究。郑杰：验证工作、研究。姚亚迪：方法学研究。刘启海：指导、方法学研究。李莉：资源提供、方法学研究。刘家恒：写作——审稿与编辑、初稿撰写、资源提供、方法学研究、资金筹集、概念构思。平秋健：初稿撰写、方法学研究、正式分析、数据整理、概念构思。张迪：写作

作者声明没有利益冲突。

我们感谢Zhiqiu Yin在生物信息学工具和数据分析方面提供的专业指导。本工作得到了国家自然科学基金（编号31900029）和中央高校基本科研业务费（编号2023SCU12077）的资助。