[发明专利]一种具有头孢抗性且高表达Sir2蛋白的枯草芽孢杆菌及其应用

说明书

本发明公开了一种具有头孢抗性且高表达Sir2蛋白的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis BS16及其应用。本发明具有头孢抗性且高表达Sir2蛋白的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis BS16保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏号为GDMCC No.60193，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，保藏日期为2017年6月2日。本发明经实验发现，具有头孢抗性且高表达Sir2蛋白的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis BS16可以增强细胞葡萄糖有氧氧化，提高线粒体呼吸，对ATP能量代谢通路进行调控，因此，枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis BS16可实现对细胞衰老、线粒体功能障碍和代谢综合征等多种代谢相关疾病的治疗。

技术领域

本发明属新军中筛选和应用机制领域，更具体地说，本发明涉及一种具有头孢抗性且高表达Sir2蛋白的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis BS16及其应用。

背景技术

Sir2蛋白家族(Sirtuin)是一种保守蛋白，它主要作为NAD+依赖性蛋白去乙酰化酶，其存在于包括古细菌到哺乳动物各种生物中。目前很多的研究已经表明哺乳动物Sirtuin蛋白家族参与调节细胞代谢，并且有助于延缓，甚至阻止代谢相关疾病。另外，越来越多的研究也表示益生菌可以改善代谢疾病等。益生菌也具有Sir2同源蛋白，然而关于sir2蛋白在益生菌中的生物学功能少有报道。

研究表明，sirtuins广泛参与调节机体能量代谢调节，保持机体糖脂代谢稳态，其中以SIRT1、SIRT3、SIRT6研究的最为广泛。SIRT1是该家族研究最多的一个成员，当前的研究已经表明其不但可以调控组蛋白的去乙酰化作用，而且还对非组蛋白也有很好的调节作用。在体内和体外SIRT1可通过PGC-1α转录因子来调节糖异生、糖酵解，导致线粒体数量和功能的增加。另外有研究表明，SIRT1可以改善线粒体功能障碍，当过表达SIRT1时改善高糖诱导的骨骼肌细胞胰岛素抵抗，进一步研究发现这是通过调节SIRT1-SIRT3-线粒体的途径来实现的。在肌肉中，SIRT1能够通过去乙酰化PGC1-α来增强线粒体中的脂肪酸氧化。另外SIRT3、SIRT4和SIRT5属于线粒体Sirtuin蛋白，它们位于线粒体中。目前，SIRT3是最主要的一种线粒体去乙酰化酶，它的很多靶蛋白已被确定，其中有许多参与调节重要的代谢平衡。例如SIRT3去乙酰化而激活异柠檬酸脱氢酶2(IDH2；它参与三羧酸循环(TCA循环))。SIRT3也激活TCA循环谷氨酸脱氢酶(GDH)，尽管GDH脱乙酰的生理意义尚不清楚。此外，SIRT3去乙酰化复合体I，复合体II以及复合体III，它们参与氧化磷酸化(OXPHOS)，线粒体有氧呼吸的最后阶段。在HEK293T细胞内过表达线粒体sirtuin蛋白改变糖酵解和线粒体功能。SIRT6是仅次于SIRT1、SIRT3相比，研究的比较深入的Sirtuin蛋白。SIRT6参预基因组DNA的稳定和修复、代谢和衰老的作用。已有研究表示SIRT6缺失小鼠会出现低血糖症状，而在SIRT6缺失的细胞中Hif1α活性上升，并且葡萄糖摄取增加，糖酵解增强而线粒体呼吸功能减弱。总结以上研究，不难发现Sirtuin蛋白与细胞能量代谢密切相关，而且在一定程度上它们充当着糖酵解到氧化代谢的开关。

益生菌，作为肠道微生物显示了良好的改善宿主代谢疾病的作用，但是其具体的分子机制并不清楚。Sir2基因家族是一种保守的从古细菌到哺乳动物都存在的NAD+依赖的组蛋白/非组蛋白去乙酰化酶。目前很多的研究已经表明哺乳动物Sirtuin蛋白家族可以调节细胞代谢，包括细胞呼吸，糖酵解，糖异生，脂肪酸代谢等。sirtuins正常活性的维持有助于延缓，甚至阻止代谢相关疾病的发生。目前，有关益生菌sir2蛋白生物学功能少有报道。是否益生菌Sir2蛋白参与调节宿主代谢，并作为益生菌调节代谢疾病的一个靶点值得研究。