1噬菌体在食品工业中应用的可接受程度
2噬菌体传播耐药性的潜在风险
3细菌的噬菌体抗性问题
3.1难以彻底杀灭细菌
3.2细菌对噬菌体的抗性机制
在应对噬菌体侵袭的过程中,食源性致病菌进化了各种免疫系统来抵御噬菌体的感染,主要有吸附抑制(AI)系统、超感染排斥(Sie)系统、限制修饰(RM)系统、CRISPR-Cas系统、流产感染(Abi)系统和毒素-抗毒素(TA)系统(图1)。
阻止噬菌体的吸附(AI系统)
噬菌体的吸附是噬菌体感染细菌的第一步(图1)。噬菌体感染成功的关键是噬菌体与细菌表面受体特异性结合,因此受体变异就会使噬菌体无法吸附,从而导致噬菌体感染失败。在长期进化中,细菌已经进化出许多表面结构来阻止噬菌体的吸附,这一阻断机制主要包括:噬菌体受体基因突变或修饰、竞争性抑制剂的竞争抑制、胞外基质的覆盖、噬菌体自身编码的蛋白与其受体蛋白结合。
CRISPR-Cas系统是由一个含有短且保守的重复序列的CRISPR基因组位点以及由Cas编码的Cas蛋白组成。到目前为止,CRISPR-Cas系统一共可分为两大类(一类是由多个蛋白组成的效应蛋白模块;另一类是单个蛋白效应模块),共有6种类型(I~VI型)和33种亚型。噬菌体在完成吸附和侵入后(图1),该系统通过识别和切割外源的DNA或RNA,以一种序列特异性发挥作用,其行使功能分为3个阶段:获取间隔序列、crRNA的生物合成和目标干扰。当噬菌体DNA第一次进入细菌细胞时,两种蛋白质Cas1-Cas2复合物会选择一部分外源DNA序列(原间隔序列)纳入CRISPR序列中,形成一段新的间隔序列,这一过程使宿主细胞记住噬菌体的DNA。随后这段间隔序列就会被转录成一个长前体crRNA(pre-crRNA),该前体crRNA进一步加工成含有噬菌体序列的成熟crRNA。最后在成熟的crRNA引导下,Cas核酸酶利用crRNA通过互补碱基配对来识别和切割噬菌体的DNA。
4复杂食品基质对噬菌体作用效果的影响
4.1食品pH值对噬菌体作用效果的影响
4.2食品温度对噬菌体作用效果的影响
4.3食品中化学成分对噬菌体作用效果的影响
5结语
5.1推动噬菌体的基础研究走向食品工业化应用
5.2基于多组学技术严格筛选可用于食品加工的优质噬菌体菌种