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木本油料资源利用国家重点实验室深度揭示植物精油抑菌机理

来源:木本油料资源利用国家重点实验室    发布时间:2022-08-18      点击量:786

    罗勒(Ocimum basilicum L.),具有丰富的功能活性物质,主要用作调味品或香料,广泛应用于食品、香水和制药行业。罗勒精油(Basil Essential Oil, BEO)因具有杀蚊、杀虫、抗菌、抗氧化等特性而得到广泛应用。其中抗菌活性得到了较多关注,研究表明BEO对大多数革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和植物病原真菌具有较好的抑菌活性,但对BEO抑菌机制的研究却很少。

    近日,微生物学领域Top期刊Frontiers in Microbiology(IF=5.64)在线发表了湖南省林业科学院省部共建木本油料资源利用国家重点实验室和江苏大学合作的研究成果“The Interference Mechanism of BasilEssential Oil on the Cell Membrane Barrier and Respiratory Metabolism of Listeria monocytogenes”的研究论文,该成果以罗勒精油为研究对象,从细胞膜屏障和呼吸代谢的角度揭示了其对单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)的抑菌机理,初步确定了其作用部位,为罗勒精油作为天然抗菌剂的深度开发提供了理论依据。 

    BEO对单增李斯特菌具有良好的抗菌活性。结合光谱分析技术和荧光显微镜成像技术,发现BEO增加了磷脂尾部烃基链的无序性,进而导致细胞膜通透性增加,从而导致细胞内蛋白质和DNA的泄漏。呼吸代谢实验表明,BEO通过抑制关键酶的活性来抑制EMP途径。从分子对接结果来看,这种抑制可能是由于α-佛手柑烯与磷酸果糖激酶(PFK)和丙酮酸激酶(PK)的氨基酸残基之间的疏水相互作用。此外,BEO还可引起氧化应激,活性氧(ROS)也可能与细胞膜和呼吸代谢相关酶的损伤有关。 

    该研究表明BEO对单增李斯特菌的抑制作用具有多靶点效应,且芳樟醇作为BEO的主要成分,通过作用于细胞膜磷脂尾部的烃基链,影响细胞膜的屏障功能和生理活性。BEO对细菌呼吸代谢的抑制作用是通过α-香柠檬烯与关键酶氨基酸残基的相互作用实现的,对单增李斯特菌的多靶点抗菌机理,为其作为一种潜在的天然抗菌剂提供理论支持。

图1 BEO对单增李斯特菌细胞膜通透性的影响

图2 单增李斯特菌活性氧荧光图谱(A);活性氧荧光强度(B)

图3 α-佛手柑烯与EMP途径的关键酶的分子对接(A),BEO对EMP途径关键酶活性的影响(B)

    论文第一作者为湖南省林业科学院省部共建木本油料资源利用国家重点实验室主任李昌珠研究员,共同通讯作者为江苏大学崔海英教授和林琳教授。该研究得到省部共建木本油料资源利用国家重点实验室、国家自然科学基金等项目的资助。


论文链接:
https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.855905



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