乳酸菌基因表达载体及其应用研究进展

崔月倩,王菁蕊,王艳萍 *>

(天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津 300457)

摘 要:近年来随着乳酸菌的功能特性和应用研究的深入,利用分子手段研究乳酸菌的功能基因已经成为最新 研究热点。研究者构建众多不同特性的基 因表达载体,本文从载体使用的安全性角度对已经报道的载体进行总结,并介绍各类基因表达载体在发酵产胞外多糖、酶制剂、疫苗制备等方面的应用。

关键词:乳酸菌;非食品级基因表达载体;食品级基因表达载体;应用

乳酸菌属革兰氏阳性、兼性厌氧菌,是一类可以利用发酵碳水化合物产生乳酸的一类菌的总称,包括肠球菌、乳杆菌、乳球菌、明串珠菌、片球菌、链球菌和双歧杆菌等众多种属 [1-2],被广泛地应用于食品发酵、医药生产、保健药物及饲料添加剂等工业。对乳酸菌的研究已经由传统的菌株筛选、功能特性 及其应用,深入到各种功能的分子机制以及乳酸菌作为食品及生物制品的载体等方面,乳酸菌的分子生物学成为当前的研究热点之一。早在20世纪80年代初,乳酸菌的遗传特性开始被国内外专家学者所关注。随后相继研发了一系列的基因表达载体和模式菌株。

近年来,研究者从不同的应用角度构建了大量的乳酸菌基因表达载体。就乳酸菌的应用特性而言,乳酸菌表达载体主要分为两类:非食品级乳酸菌表达载体以及食品级乳酸菌表达载体,这也是乳酸菌非常独特的区别于其他模式生物的特点之一。本文就乳酸菌中基因表达载体及其应用进行综述。

1 非食品级基因表达载体

20世纪80年代初,乳酸菌被国内外专家学者关注,展开了乳酸菌遗传系统的研究,这对乳酸菌的工业化应用以及对菌株的改造有重要意义。在乳酸菌的分子遗传特性研究过程中,为了选择合适的转化子,对特定菌株进行筛选,通常将一个或多个编码抗性筛选标记的基因与载体进行连接,从而达到筛选重组菌株的目的。其中常见的抗性筛选标记基因有红霉素、氯霉素等抗性基因。

1.1 带有红霉素抗性标记的载体

红霉素是糖多孢红霉菌(Saccharopolyspora erythraea)合成的次级代谢产物,目前广泛应用于临床及作为分子生物学的筛选标记,其对革兰氏阳性菌以及革兰氏阴性菌均有良好的抑菌作用。自从Thompson等 [3]克隆出红霉素抗性基因ermE后,该基因广泛应用于基因表达载体的构建(表1)。例如:van de Guchte等 [4]构建的3.6 kb大小的大肠杆菌-乳酸菌多宿主穿梭载体pMG36e,携带来自于质粒pE194的红霉素抗性基因Ery R、大肠杆菌的强启动子P 32、pWV01质粒的复制子以及多克隆位点,以及乳酸乳球菌乳脂亚种蛋白酶基因(prtP)的转录终止子,目前是乳酸菌中最常用的载体之一。由Kleerebezem [5]及van de Guchte [4]等构建的乳酸菌-大肠杆菌多宿主穿梭载体pNZ9520、pNZ9530,由低拷贝质粒pAMβ1和pIL253衍生,以ermE作为筛选标记,携带来自pAMβ1的rep启动子以及pIL253的nisR和nisK基因,是近年来乳链球菌素调控表达系统(nisin controlled gene expression system,NICE)中乳酸乳球菌基因表达研究的代表。此外,还有一系列携带了红霉素筛选标记的乳酸菌表达载体。如,Bryan等 [6]构建的pMSP3535载体,van Kranenburg等 [7]构建的pNZ4055表达载体等。

表1 携带红霉素基因Ery R筛选标记的常见乳酸菌基因表达载体
Table 1 Gene expression withEErryy Rin lactic acid bacteriaa

质粒宿主菌株相关特性参考文献pMG36eL. lactis 3.6 kb,Ery R,由pG KV432衍生而来,携带强启动子P 32以及多克隆位点MCS,还含有pWV01的复制子,可被大肠杆菌识别的核糖体结合位点,以及乳酸乳球菌蛋白酶基因prtP的转录终止位点[4] pNZ9520L. lactisEry R,来自高拷贝质粒pIL253的nisRK基因,携带rep启动子,可以与pNZ8系列载体兼容 [5] pNZ9530L. lactis 7.0 kb,Ery R,携带来自低拷贝质粒pIL252的nisRK基因,在rep启动子的调控下表达nisRK基因具有多克隆位点以及repD、repE、repG、repG 4 个复制子[4] pMSP3535L. lactis8.4 kb,Ery R,携带Nisin诱导启动子P nisA,ColE1的起始位点,nisRK基因以及pAMβ1的复制子,repD、repE、repG [6] pNZ4055L. lactisEry R,无胞外多糖基因, 由pNZ4000缺陷菌株(不含epsD基因)衍生而来 [7]

1.2 带有氯霉素抗性标记的载体

由于氯霉素可以增加低拷贝质粒的拷贝数,提高质粒的得率,因此在大多数构建的乳酸菌表达载体中,均选用了氯霉素作为抗性筛选标记。常用的pNZ系列质粒大都采用了氯霉素抗性筛选标记(表2)。例如:由pNZ123以及pNZ273质粒衍生的以Lactococcus lactis NZ9000/NZ9100为宿主菌株的pNZ8008载体 [8],含有Cm R抗性基因,携带有gusA基因,来源于pSH71质粒的复制子。由此基础质粒构建的pNZ8037 [8]及pNZ8048 [9]载体,也是标准的乳酸乳球菌表达载体,编码Cm R抗性基因,携带cat基因,复制子来源于pSH71质粒,并携带有Nisin诱导的启动子P nisA,可以在大肠杆菌和乳酸菌中进行表达。以pNZ8048为基础载体构建的pNZ8148 [10]及pNZ8150 [10]载体均携带了Cm R抗性基因,克服了pNZ8048载体低水平 表达的缺点,在乳酸菌内高效表达。除上述载体外,还有其他由基础载体构建的克隆表达载体,例如:Platteeuw等 [11]构建的pNZ2102、pNZ2103载体也携带了氯霉素抗性筛选标记,陈家锃等 [12]以pPG612为基础载体构建的SlpA-612载体。

表2 以氯霉素为抗性筛选标记(编码Cm R抗性基因)的常见乳酸菌基因表达载体
Table 2 Gene expression with CCmm Rin lactic acid bacteriaa

质粒宿主菌株相关特性参考文献pNZ8008L. lactis5.0 kb,Cm R,由质粒pNZ273 衍生而来,启动子为P nisA,携带repA、repC、gusA基因以及用于转化融合的SalⅠ位点[8] pNZ8037L. lactis3.0 kb,Cm R,携带cat基因的广谱宿主质粒,具有 启动子P nisA以及多克隆位点,携带进行转化融合的NcoⅠ位点 [8] pNZ8048L. lactis3.3 kb,Cm R,具有用于转化融合的位点NcoⅠ,标准载体,携带有repA、repC复制子[9] pNZ8148L. lactis3.0 kb,Cm R,由pSH71衍生而来, 与pNZ8048相似,删除了184 bp的B. subtilis DNA片段,具有用于转化融合的位点NcoⅠ,标准载体[10] pNZ8150L. lactis2.6 kb,Cm R,与pNZ8148相似携带启动子P nisA,具有用于转化融合的ScaⅠ位点,标准载体[10] pNZ2103L. lactis3.7 kb,Cm R,组成型表达,广谱宿主载体,携带有lacA启动子以及repA、repC等复制子[11]

乳酸菌表达载体除了以红霉素和氯霉素作为筛选标记外,卡那霉素和氨苄青霉素等抗生素也可被用来作为筛选标记。

2 食品级表达载体

目前,分子克隆的载体系统大多是以抗生素抗性作为外源基因稳定表达的选择标记,而抗性基因容易向环境中漂移扩散,对环境生态系统造成破坏,且不能直接用于人和动物,对生物体易造成不可估量的危害。乳酸菌作为益生菌的主要来源,一般认为是安全的食品级微生物(generally recognized as safe,GRAS),它的应用也是和食品密切相关。随着人们对食品安全问题日益重视,众多学者一直致力于高 效、无毒副作用的乳酸菌表达载体的研究。在食品中应用的基因表达载体,需要满足以下条件:1)转化载体的宿主菌必须是食品级微生物。食品级微生物,遗传特性清楚,且能稳定遗传。乳酸乳球菌和植物乳杆菌等食品级乳酸菌由于其安全无毒的特性,已经在食品工业中得到广泛的应用。2)乳酸菌基因载体必须是食品级。为了进行筛选实验,构建的众多载体均带有抗性基因标记,在食品中存在抗性基因标记会对人体和环境带来的一定的安全隐患,所以在食品中必须选用含有食品级筛选标记的载体来进行选择。3)乳酸菌使用的诱导物必须是食品级。在乳酸菌的克隆表达过程中,需要一定的诱导物。在食品表达系统中,要求诱导物必须是食品级,为人类可食用,例如:乳糖、蔗糖、Nisin等。

2.1 食品级表达系统

在食品级乳酸菌 中已经形成了一系列适合乳酸菌的基因表达系统,例如:糖诱导表达系统,噬菌体Φ31爆发式诱导的表达系统、乳链球菌素调控表达系统、pH值调控表达系统 [13]等。

2.1.1 糖诱导表达系统

乳酸菌基因组中含有糖代谢相关基因簇,在以各种糖类为碳源的培养基上生长。在乳酸菌的糖诱导表达系统中,主要应用的是糖类选择标记。糖类作为食品级诱导物,可以作为非抗生素抗性的选择标记进行应用。大多数表达系统使用乳糖作为选择标记来诱导基因表达。在乳糖选择系统中,将糖类筛选标记进行克隆,构建食品级载体(表3)。例如:以L. lactis NZ3900为宿主菌的食品级乳酸菌表达载体pNZ8149 [8],大小为2.5 kb,在NcoⅠ位点后携带有Nisin诱导的启动子P nisA,并含有lacF基因,以乳糖为选择标记,通过乳糖进行筛选。以L. casei为宿主菌的食品级质粒pLEB590 [14]和pLEB600 [15]均由L. lactis DNA构成,携带pSH71复制子以及repA基因,分别携带P 45以及P pepR启动子,且含有lacG基因,利用乳糖选择标记进行筛选,此外,pLEB590还携带Nisin结构基因-nisI基因。

此外,还有木糖、蔗糖等选择标记。以D-木糖作为选择性标记的大肠杆菌-乳酸杆菌穿梭载体pLP3537 [16]进行了戊糖乳杆菌染色体上的木糖还原酶基因簇xyl的克隆与表达。此乳酸菌表达载体由L. pentosus MD353中1.7 kb和2.3 kb的质粒构成,携带有XylR、XylA以及XylB以及来自于pUC19的复制子。Leenho uts等 [17]利用乳酸菌的整合构建了以蔗糖为选择标记的食品级表达系统,将编码蔗糖和蔗糖水解酶的基因scrA/scrB克隆进乳球菌质粒pWV01中,利用此质粒的拷贝(Ori +)以及L. lactis DNA在L. lactis LL108及L. lactis LL102菌种中进行构建,成功构建了以蔗糖为筛选标记的乳酸菌表达载体pINT124、pINT125。Mahmoud等 [18]利用此表达载体在乳酸乳球菌中表达了细菌素基因pctA。

表3 糖诱导表达系统应用的常见乳酸菌基因表达载体
Table 3 Gene expression vectors in sugar inducible expression system

质粒宿主菌相关特性参考文献pNZ8149L. lactis 2.5 kb,广谱宿主载体,携带用于转化融合的NcoⅠ位点,启动子P nisA位于位点之后,还包含食品级乳糖筛选标记lacF,repA、repC等复制子[8] pLEB590L. lactis 3.1 kb,全部由lactococcal DNA构成,携带质粒pSH71的复制子repA,nisI基因,具有表达nisI基因的组成型启动子P 45,食品级选择标记lacG [14] pLEB600L. lactis3.6 kb,携带食品级筛选标记lacG,启动子P pepR,PCR验证片段中包含内部限制性酶切位点BclⅠ,具有repA以及pSH71为基础的复制子[15] pLP3537L. lactis 6.3 kb,携带有XylR、XylA 和XylB基因,由来源于L. pentosus MD353的1.7 kb和2.3 kb的质粒组成,可以表达L. pentosus MD353的D- 木糖催化酶,携带pUC19的复制子[16]

2.1.2 乳链球菌素调控表达系统

在乳链球菌素调控 表达系统中,应用了细菌素抗性选择标记。细菌素是细菌在代谢过程中产生的一种具有抗菌特性的蛋白质,菌体本身对细菌素具有免疫性 [19]。常用的食品级细菌素为乳链球菌素,又名乳链菌肽(Nisin),此食品级诱导物控制的基因表达系统为NICE基因表达系统,是由de Ruyter等 [8]构建的。它是以Nisin生物合成基因簇(包括结构基因nisA)的启动子P nisA和双组分调节系统基因nisRK为基础,由Nisin诱导而自我调节的系统。Nisin可以在含有nisRK基因的宿主菌中高效诱导表达,在P nisA后插入外源基因,研究证明利用Nisin控制的基因表达(nisin controlled gene expression system,NICE)系统在乳酸菌中表达异源蛋白,诱导效率可超过1 000 倍以上 [9]。许多乳酸菌菌株因含有Nisin抗性基因,构建基因载体便可以此基因为抗性选择标记。目前,已构建了大量含有Nisin抗性基因的载体(见表2、3)。van de Guchte等 [4]构建的含有Ery R的多宿主菌株表达载体pNZ9530运载nisR和nisK基因,在乳链菌肽诱导下表达双质粒系统。此外,由pNZ123、 pNZ273和pSH71等基础载体演变而来的含有Cm R的乳酸菌表达载体pNZ8008 [8]、pNZ8037 [8]、pNZ8048 [10]、pNZ8148 [10]和pNZ8150 [10]等均含有nisA基因,含有Nisin诱导的启动子P nisA,在Nisin的诱导下进行表达。de Ruyter等 [8]构建的大小为2.5 kb的pNZ8149食品级表达载体以Lactococcus lactis NZ3900为宿主菌,在NcoⅠ位点含有一个nisA基因,以及由Nisin诱导的P nisA,并运载 repA、repC基因及lacF基因。L. lactisNZ3900/ pNZ8149系统的诱导剂、筛选物和宿主都是食品级,符合美国食品药品监督管理局(U.S. Food and Drug Administration,FDA)安全标准,该系统可作为理想的异源蛋白表达系统,此系统已经表达了灵芝免疫调节蛋白编码基因LZ-8 [20]。此外,Takala等 [14]构建的以乳酸乳球菌MG1614为宿主菌的pLEB590食品级表达载体,运载nisI基因,由乳球菌DNA,pSH71复制子和用于nisI表达的组成型启动子P 45组成。上述载体均已经成功的应用在NICE基因表达系统中。

2.1.3 噬菌体Φ31爆发式诱导的表达系统

在乳酸菌的噬菌体诱导表达系统中,通过Φ31侵染后进行诱导表达。此系统中应用的表达载体pTRK391,是由LacZ基因以及Φ31启动子P 8625构成,构建载体后侵染乳酸菌菌株,构建噬菌体诱导系统,启动蛋白的高效表达,但是会促进乳酸菌宿主菌的裂解,因此噬菌体表达系统并没有被广泛应用 [16-21]

2.1.4 pH值调控表达系统

Madsen等 [22]通过研究发现了受pH值 调节的启动子P 17 0,构建了表达载体pAMJ529、pAMJ536和pAMJ547,转 化后发现,当pH值为5.5时,菌株能够生长,当上调至7.0时表达受到抑制,停止生长。通过调节不同的pH值,进行调控系统的诱导表达。

2.2 营养缺陷筛选标记

此种选择标记是将某些表型基因进行突变或缺失,整合到质粒中,再整合入互补的表型,进行筛选(表4)。Dickely等 [23]构建的乳酸菌表达载体pFG1,以赭石型突变抑制基因supB作为选择标记,进行克隆表达。Sorensen等 [24]等用琥珀型突变抑制基因supD构建了可抑制嘧啶营养缺陷的载体pFG200载体。此外,王春凤 [25]构建的以胸苷酸合成酶基因thyA作为筛选标记的非抗性重组质粒表达载体pW425t,以及孙强正等 [26]构建的食品级分泌型表达载体pSQZ,以thyA为选择标记,表达出有保护活性的蛋白。质粒pW425t和pSQZ是由以乳酸乳球菌MBP71为宿主菌的以thyA为选择标记的质粒pSH91构建而来。

表4 以营养缺陷作为筛选标记的常见的乳酸菌基因表达载体
Table 4 Gene expression with nutrient deficiency in lactic acid bacteria

质粒宿主菌株相关特性参考文献pFG1L. lactis2.0 kb,具有强启动子P 32,高拷贝载体,携带repB、supB基因,以赭石型突变抑制基因supB作为选择标记[23] pFG200L. lactis 2.15 kb,由pFG1衍生而来,具有强启动子P 32,高拷贝载体,具有usp45基因的核糖体结合位点,携带repB 和琥珀型突变抑制基因supD [24] pW425tL. lactis3.7 kb,由pW425e和pSH91衍生而来,携带胸苷酸合成酶基因thyA筛选标记[25] pSQZL. lactis 2.53 kb,由pSH91和pSQ载体衍生而来,携带编码L. lactis MG1363未知分泌蛋白的usp45基因及其核糖体结合位点,胸苷酸合成酶基因thyA筛选标记,repA基因[26]

3 乳酸菌表达载体的应用

乳酸菌是人体内必不可少且具有重要生理功能的菌群,广泛存在于人体肠道中,调节着人体的肠道健康,与人们的健康长寿有着直接关系。乳酸菌作为安全级食品菌株,通过对其深入研究,应用乳酸菌基因表达载体构建重组菌株,及其产生的大量酶、多肽、中间代谢物等表达产物,可以应用于食品、医药、保健业和工业等领域,有巨大的应用前景和潜在的商业价值。乳酸菌表达载体的广泛应用,提高了酶制剂、胞外多糖等代谢物质的产量,对食品、医药和工业等领域的发展具有一定的促进作用。

3.1 在疫苗制备方面的应用

近年来,对疫苗传递系统的研究过程中,人们期待找到一种能够在体内较长时间存在,而对机体本身既安全又能产生持续免疫力的传递载体。乳酸菌广泛存在于人类与动物肠道中,促使机体产生特异性或非特异性的免疫应答反应。近年来随着乳酸菌质粒载体系统、电穿孔转化技术、食品级载体的发展,以乳酸菌作为研制载体疫苗成为可能 [27]。目前已经有利用乳酸菌研究研制疫苗的报道。Kajikawa等 [28]利用表达载体pIGM2J在Lactobacillus casei中进行转化,成功诱发细胞免疫因子的分泌,促进了乳酸菌疫苗的成功应用。Sung等 [29]将构建的载体pKV-Pald-PgsA-Amylase在乳酸菌中表达人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)抗原蛋白,构建重 组菌株,为制备子宫颈癌疫苗,治愈子宫颈癌提供了可能。此外,曲英敏等 [30]利用大肠杆菌-乳酸菌穿梭载体pW425et与脑膜炎奈瑟氏菌NspA基因进行重组,构建表达载体,进行蛋白表达,表达蛋白能够与脑膜炎奈瑟氏菌患者体内的IgG特异性结合,推动了研制抵抗脑膜炎奈瑟氏菌的乳酸菌免疫作用疫苗的发展。郭衍冰等 [31]也利用此载体对新城疫病毒基因(HN)进行了表达,为制备病毒口服疫苗提供了技术保障。夫厦玲 [32]利用pKV-Pald-PgsA-E7(Rb)表达载体在乳酸菌内表达,乳酸菌在其表面上表达HPV抗原蛋白E7(Rb),然后将其作为疫苗直接使用,通过在小鼠模型实验,产生黏膜免疫应答,对患有宫颈癌的小鼠具有一定的效果。

3.2 在酶制剂制备中的应用

近年来,通过将乳酸菌酶基因与质粒连接构建表达载体,在乳酸菌或外源菌株中进行大量表达,成功制备各类酶制剂。van de Guchte等 [4]在pMG36e载体构建成功后,表达了溶菌酶基因,对溶菌酶的大量表达与制备提供了可行性。寇田田 [33]在此质粒的基础上进行改造,构建了以红色荧光蛋白基因为标记的乳酸菌融合表达系统pMG36e-dsred2,对α-淀粉酶基因 进行了表达,能够产生淀粉酶从而分解淀粉。Wang Lamei等 [34]利用载体pNZ8149对硬脂酰-辅酶A脱氢酶基因scd1进行表达,对功能性酶制剂的制备提供了美好前景。Sorensen等 [24]构建的食品级表达载体pFG200,在干酪乳杆菌中进行了β-葡萄糖苷酸酶基因(gusA)的表达,以及进行了蛋白酶基因pepN在工业乳酸乳球菌的克隆表达。此外,唐丽杰等 [35]还利用了pPG612载体表达了猪乳铁蛋白基因,为重组乳酸菌抗菌制剂的制备奠定了基础。Li Bin等 [36]利用载体pNZ8148将胆碱水解酶(bile salt hydrolase,BSH)基因转入乳球菌标准菌株NZ9000中,为制备降胆固醇的酶制剂提供了实验和理论基础。

3.3 在代谢产物调控方面的应用

有不同的发酵特性及代谢产物,例如产胞外多糖。由于乳酸菌的安全性,因此其生产的胞外多糖可以应用于食品工业领域,且胞外多糖还具有抗肿瘤,免疫作用,对生物体具有良好的益生作用 [37]。由于乳酸菌菌株产的胞外多糖产量较小,通过分子生物学手段使其高产胞外多糖,满足食品工业的需求。Haywood等 [38]将多糖代谢关键酶——α-磷酸葡萄糖变位酶基因pgm利用pT1NX表达载体电转化到Lactobacillus casei BL310中,成功使胞外多糖产量增加了172%。van Kranenburg等 [7]构建的pNZ4055表达载体在产胞外多糖乳酸球菌中过量地表达eps-D基因(代谢关键酶——引导糖基转移酶),使胞外多糖产量提高15%。除胞外多糖外,还有乳酸以及类黄酮等代谢物的生产。寇田田 [33]在质粒pMG36e的基础上构建的pMG36e-dsred2基因工程菌,实现了一步法生产乳酸,提高了乳酸的产量。Schümann等 [39]利用表达载体pSIP409将苹果酸乳酸酶基因(mle)克隆到Lactobacillus plantarum WCFS1中,发现重组菌加速了乳酸的发酵。Liu Hongyu等 [40]利用载体pNZ8149将大豆查尔酮异构酶基因(CHI1A)进行克隆表达,为生产类黄酮奠定基础。

4 结 语

乳酸菌作为益生菌,其应用前景巨大,早已涵盖食品、医疗、养殖、环保、新材等多个领域,对有效抵抗肠道感染、抗腹泻、调节胃肠道功能,减轻腹胀、腹泻、便秘等起到了重要作用。但因其遗传背景不清楚,应用受到限制,通过抗性筛选载体对乳酸菌功能基因进行研究,进一步清晰其调控机理,在乳酸菌遗传机制的调控以及对乳酸菌的改造方面具有推动作用。乳酸菌抗性筛选载体构建了大量的基因工程菌株,促进了乳酸菌工业化的应用进展,通过基因的超表达,多肽、酶、多糖、细菌素等代谢物质的产量提高,为制备酶制剂、乳酸菌口服疫苗提供了理论基础和实验依据。

然而,乳酸菌抗性筛选载体在应用的同时,因其携带的抗性筛选基因,对环境以及人体有害,虽然达到了筛选的目的,但在食品、疫苗等生产方面的应用受到了一定程度的限制。因此,需要利用食品级、安全性高的筛选标记代替抗性标记,构建食品级乳酸菌载体。食品级乳酸菌载体可以有效地应用于乳酸菌食品、口服疫苗生产中,其安全、稳定的特性为人们所重视,为人们所应用。

综上,乳酸菌表达载体的研究及应用,对推动乳酸菌的分子生物学研究起到关键作用。在乳酸菌构建的表达载体中,含有抗性筛选标记的表达载体虽不能应用在食品中,但对于研究乳酸菌的遗传背景做出了巨大的贡献。食品级的乳酸菌表达载体无毒副作用,对利用分子手段改造乳酸菌菌株发挥了安全保证作用。乳酸菌基因表达载体已经成功的应用于酶、多肽、中间代谢物等表达产物的生产,对食品、医药、保健业和工业等领域大发展起到极大的推动作用。在乳酸菌中还有许多隐蔽性质粒存在,其具有巨大的应用前景和潜在的应用价值,需要进一步的深入研究。随着乳酸菌分子生物学的发展,对乳酸菌基因工程菌株的利用与研发将对乳酸菌的深入研究和应用发挥重要作用。

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A Review of Research on Lactic Acid Bacteria Vectors for Gene Expression and Their Applications

CUI Yueqian, WANG Jingrui, WANG Yanping*
(College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)

Abstract:In recent years, with the further functional study on the characteristics and applications of lactic acid bacteria, molecular biology of lactic acid bacteria is also of concern. Cloning and functional expression of lactic acid bacteria using molecular tools have become the latest hotspot. Researchers have found or built many gene expression vectors wit h different characteristics which lay the foundation for gene cloning and expression of lactic acid bacteria. Based on the characteristics of lactic acid bacteria, this paper summarizes the vectors which have been reported from the perspective of safety. And we also review the applications of gene expression vectors for the production of polysaccharides, enzyme and vaccine preparation, etc.

Key words:lactic acid bacteria; non-food-grade genetic expression vector; food-grade genetic expression vector; application

中图分类号:Q782

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2015)09-0224-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201509042

收稿日期:2014-08-10

基金项目:国家自然科学基金面上项目(31171629);国家自然科学基金青年科学基金项目(31101218);中国博士后科学基金面上项目(2014M551029)

作者简介:崔月倩(1989—),女,硕士研究生,研究方向为食品生物技术。E-mail:cuiyueqian@163.com

*通信作者:王艳萍(1962—),女,教授,博士,研究方向为食品生物技术。E-mail:ypwang@tust.edu.cn