瑞士乳杆菌胞外多糖基因簇定位及生物信息学分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.课题意义

在食品工业生产中，为了避免因食品安全引发的问题，载体必须为食品级乳酸菌表达载体，遗传特性清楚，且能稳定遗传，可为人类食用[1]。乳酸菌是能够利用可发酵糖，产生大量乳酸的细菌的统称，可促进肠道有益微生物生长，且对腹泻、肠易激综合征、过敏、乳糖不耐受和刺激反应等均有一定治疗功效。许多乳酸菌的益生作用与其所产生的胞外多糖关系密切。乳酸菌胞外多糖(eps) 是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞壁外、渗透到培养基中、易与菌体分离的一类多糖类化合物，具有抗肿瘤活性、抗氧化活性及免疫调节活性。瑞士乳杆菌（lactobacillus helveticus）是革兰氏阳性乳酸杆菌，常用于乳制品行业，制造超硬、半硬和瑞士奶酪发酵剂或辅助培养物，或用于某些发酵乳当中，现在也广泛地应用于乳酒、食品酸乳饮料及饲料添加剂等发酵产品中，具有良好的发酵特性及益生特性，目前对瑞士乳杆菌分子水平的研究相对较少。本课题根据已有瑞士乳杆菌菌株基因组信息，经过blast比对分析，通过生物信息学方法定位瑞士乳杆菌胞外多糖基因簇。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

瑞士乳杆菌（lactobacillus helveticus）是革兰氏阳性乳酸杆菌，是乳制品发酵中一种常用的发酵菌种，具有良好的发酵特性及益生特性，目前对瑞士乳杆菌分子水平的研究相对较少。乳酸菌胞外多糖(eps) 是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞壁外、渗透到培养基中、易与菌体分离的一类多糖类化合物，具有抗肿瘤活性、抗氧化活性及免疫调节活性。本课题根据已有瑞士乳杆菌菌株基因组信息，定位并了解瑞士乳杆菌胞外多糖基因簇的保守序列，通过生物信息学分析确定未知序列瑞士乳杆菌胞外多糖基因簇的定位方法。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

研究方法：

注释及检索：NCBI和blast

多序列比对软件---用于绘制序列比对图：DNAMAN，BoxShade

引物设计软件：bioX，Primerpremier5/6

MEME motif图：MEME Suite、TBtools

模拟PCR引物验证软件：Snapgene

技术路线：

选取10种瑞士乳杆菌-NCBI中功能注释定位EPS基因簇-比对定位到的EPS基因簇，绘制MEME motif图-比对核苷酸序列，确定碱基保守序列-设计通用引物，验证引物适用范围。

实验方案：

基于现有的信息额外找到5株左右的瑞士乳杆菌胞外多糖合成基因簇。

通过蛋白同源比对确定基因的功能及其家族，绘制了MEME motif图。

基于功能保守的基因进行核苷酸多序列比对，绘制序列比对图，确定保守碱基序列。

基于保守的碱基序列设计几组通用的eps簇定位引物（PCR产物大小一般为750-2000bp）。

通过模拟PCR检测通用引物在瑞士乳杆菌胞外多糖基因簇中的适用范围。

4. 研究创新点

目前对瑞士乳杆菌分子水平的研究相对较少，通过多序列比对及生物信息学分析方法找到瑞士乳杆菌胞外多糖基因簇的保守序列，并定位瑞士乳杆菌胞外多糖基因簇。

5. 研究计划与进展

研究计划：

预试验：

1）了解实验所需资料，学习实验操作和原理；