黄曲霉毒素污染控制仍是世界性科学难题。研究发现β-葡聚糖能够抑制黄曲霉菌AFB1的合成,这为食品行业黄曲霉毒素污染控制提供了新的视角。但目前尚缺乏对β-葡聚糖抑制黄曲霉毒素所依赖的分子特性的了解。本课题拟对各种β-葡聚糖的抑毒活性进行筛选,并通过脱支、酶解、化学修饰等手段对活性强的组分进行分子修饰,研究其抑毒活性变化;通过亲和色谱和质谱等手段纯化鉴定β-葡聚糖在黄曲霉菌质膜上的识别受体,并通过SPR技术和软件模拟等研究受体对各种葡聚糖的亲和性,探索不同理化性质的聚糖分子介导黄曲霉毒素调控的作用模型,掌握β-葡聚糖抑制黄曲霉毒素合成所依赖的分子特性,为控制黄曲霉毒素污染的多糖制剂设计提供理论基础。
Aflatoxin;β-glucan;receptor;inhibition;cinnamaldehyde
黄曲霉毒素被世界卫生组织认定为Ⅰ类致癌物质。控制黄曲霉毒素污染 一 直是世界性难题。β-葡聚糖能够抑制黄曲霉毒素的合成,展现了较好的应用前景。本研究针对β-葡聚糖抑制黄曲霉毒素的分子特性和作用机制展开了如下研究(1)通过筛选研究香菇多糖、石耳素、燕麦β-葡聚糖等几种多糖与抑制产毒活性关系,发现香菇多糖活性较强,且价格相对低廉,被进行化学结构修饰。分别制备了硫酸化、磷酸化和羧甲基化香菇多糖。并非所有改性都能够提高抑制能力。硫酸化衍生物最大抑制率下降,而磷酸化衍生物抑制活性不稳定。羧甲基化香菇多糖表现出稳定的剂量效应,被证实具有良好的应用潜力。通过RT-PCR监控毒素代谢基因簇上关键基因响应,发现香菇多糖能够延迟代谢基因aflQ表达,硫酸化多糖促进所有毒素合成基因表达,但它们都能上调氧化胁迫反应因子yapA表达,说明除了调控氧化胁迫水平,硫酸化多糖可能存在其他转录后调控。(2)β-葡聚糖很可能是通过作用于膜上受体而启动毒素调控。通过分离纯化菌丝膜蛋白,通过亲和共沉淀方式捕获潜在多糖受体。最终获得蛋白经质谱鉴定为热重复蛋白,质膜氢离子ATP酶,外皮重复蛋白。但是总体肽段匹配度都低于50%,需要通过基因敲除进行验证。以GPCR(预测的碳源识别受体)为对象,进行黄曲霉基因敲除体系的构建。最终因黄曲霉对潮霉素的抗性无法筛选到阳性转化子。目前正在计划获得营养缺陷性菌株,进行进一步的研究。(3)发现了一种香菇纤维素衍生物GPX对黄曲霉菌产毒具有更强的抑制作用。通过化学和光谱学性质最终鉴定GPX为一种以β-1,4糖苷键为主体的葡聚糖与蛋白的复合物。其中蛋白占18.0%。研究发现尽管GPX离体抗氧化能力很低,但能够缓解黄曲霉菌丝氧化胁迫。显微观察发现GPX促进了细胞内囊泡过早与大液泡融合。这些作用都与其抑制毒素产生的活性密切相关。(4)多糖不能抑制黄曲霉菌生长,但是葡聚糖能吸附毒素不被肠道吸收。选用抗霉剂作为多糖载体,可以达到抑菌、抑毒、解毒多重功效。肉桂醛是最常见抗霉剂之一,但水溶性差,且在低浓度下促进产毒。通过制备肉桂醛纳米体系,不但使抑菌抑毒活性显著增加,而且在低浓度下不会促进产毒,适合作为活性多糖载体应用于黄曲霉污染控制。综上所述,这些结果揭示了多糖与黄曲霉毒素代谢相关的部分分子特性和干预机制,为抑毒多糖制剂的研发提供了理论基础。