单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)是一种兼性厌氧型、无芽孢的革兰氏阳性短杆菌。该菌能在低温环境中生长,是冷藏食品中常见的一种食源性致病菌,广泛存在于肉制品、水产品、果蔬制品和奶制品等食品中,严重威胁到食品安全,使其成为食品工业的主要微生物污染源。随着“减抗、限抗”呼声高涨和相应措施的不断出台完善,抗生素的应用正面临诸多限制。近年来,单增李斯特菌耐药性的不断增加,以及全球范围内耐药环境的不断恶化,天然产物的抑菌性受到普遍关注,因此,植物源抑菌剂成为国内外开发天然抑菌剂研究的热点。
辣木(Moringa oleifera)为辣木科辣木属多年生热带乔木。近年来,国内外研究者对辣木有效成分的提取及其功能食品研发进行了大量研究。辣木籽具有丰富的蛋白质、油脂、维生素、多糖等营养物质,同时富含多种活性成分。辣木籽素(Moringin)是从辣木籽中提取的一种结构独特的异硫氰酸酯,侧链上有额外的糖残基。研究表明,辣木籽具有抗炎、降压和抗癌等活性。然而,关于辣木籽素的抗菌活性及其抑菌机制的研究鲜有报道。
食品科学技术学院食药同源功能食品团队研究发现,辣木籽素对单增李斯特菌具有抑制作用,然而其抑菌作用机制尚不清楚。因此,该研究以常见食源性致病菌——单增李斯特菌为研究对象,在前期辣木籽素对单增李斯特菌具有抑菌活性的研究基础上,通过转录组数据分析深入探究辣木籽素抑制单增李斯特菌的分子机制。该研究发现,辣木籽素对单增李斯特菌的最小抑菌浓度为400 μM。转录组测序结果显示,与细胞壁和细胞膜生物合成、磷酸转移酶系统(PTS)、氧化应激、能量代谢和DNA结合相关基因的表达具有显著变化。进一步的验证实验结果表明,辣木籽素破坏了细胞壁和细胞膜的完整性,刺激氧化应激,干扰能量代谢和DNA复制,最终导致单增李斯特菌的死亡。本研究为辣木籽素应用于食品防腐奠定了理论基础。
该研究成果于2022年6月8日以“Multi-Target Antibacterial Mechanism of Moringin From Moringa oleifera Seeds Against Listeria monocytogenes”为题,发表于Frontiers in Microbiology(中国科学院二区,TOP,IF=6.064)。食品科学技术学院2020级硕士研究生温燕龙为论文第一作者,李凌飞教授、盛军教授和田洋教授为共同通讯作者。
上述研究得到云南省重大科技专项 (2018ZI001、202002AA100005、2019ZG009)和云南省中青年学术和技术带头人后备人才(2018HB040) 等项目支持。
图1 辣木籽素处理单核增生李斯特菌转录组分析。(A) 维恩图;(B) 差异基因火山图;(C) 差异基因GO分类;(D) 差异基因GO富集;(E) KEGG富集。 *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001。
图2 分子对接模拟辣木籽素对单增李斯特菌DNA的影响。(A) 辣木籽素与DNA之间的结合作用;(B) 辣木籽素与DNA相互作用的二维图;(C) 辣木籽素与单增李斯特菌相互作用的三维图。