Влияние фукоидана и инулина на экспрессию генов метаболизма Lactobacillus plantarum
Автор: Сыромятников М.Ю., Нестерова Е.Ю., Гладких М.И., Толкачева А.А., Бондарева О.В., Попов В.Н.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Пищевая биотехнология
Статья в выпуске: 2 (96) т.85, 2023 года.
Бесплатный доступ
В ходе проведенных исследований выявлен наиболее стабильный референсный ген у Lactobacillus plantarum. Установлено, что экспрессия гена rpoD была наиболее стабильна при добавлении фукоидана и инулина. Уровень экспрессии гена usp у бактерий L. plantarum увеличился в 4 раза при добавлении фукоидана по сравнению с контрольным образцом, но при добавлении инулина в среду культивирования экспрессия этого гена уменьшилась в 12 раз по сравнению с контрольным образцом. Экспрессия гена opuA при добавлении фукоидана увеличилась в 6 раз по сравнению с контрольным образцом, а при добавлении инулина уменьшилась в 3 раза по сравнению с контрольным образцом. Уровень экспрессия гена ATP у бактерий L. plantarum при добавлении фукоидана увеличилась в 9 раз по сравнению с контрольным образцом. Экспрессия гена лактатдегидрогеназы (ldh) при добавлении фукоидана увеличилась в 2 раза по сравнению с контрольным образцом, тогда как при добавлении инулина уменьшилась в 18 раз по сравнению с контрольным образцом. Уровень экспрессии гена gacT при добавлении фукоидана уменьшилась более чем в 50 раз в сравнении с контрольным образцом, а при добавлении инулина уменьшилась в 12 раз по сравнению с контрольным образцом. Не было выявлено достоверных изменений в экспрессии генов groEL и hsp1. Таким образом, на основе данных по экспрессии генов, можно предположить, что при добавлении фукоидана в среду культивирования активизируются катаболические процессы в бактериях L. plantarum. Установлено, что добавление инулина в среду культивирования не приводит к увеличению экспрессии генов катаболизма у L. plantarum.
Лактобактерии, фукоидан, инулин, метаболизм, экспрессия генов
Короткий адрес: https://sciup.org/140303200
IDR: 140303200 | УДК: 577.29 | DOI: 10.20914/2310-1202-2023-2-144-150
The effect of fucoidan and inulin on the expression of Lactobacillus plantarum metabolism genes
The most stable reference gene in Lactobacillus plantarum was identified. It was found that the expression of the rpoD gene was most stable with the addition of fucoidan and inulin. The level of expression of the usp gene in L. plantarum bacteria increased by 4 times when fucoidan was added compared to the control sample, but when inulin was added to the culture medium, the expression of this gene decreased by 12 times compared to the control sample. The expression of the opuA gene with the addition of fucoidan increased by 6 times compared to the control sample, and with the addition of inulin decreased by 3 times compared to the control sample. The level of expression of the ATP gene in L. plantarum bacteria with the addition of fucoidan increased by 9 times in comparison with control sample. The expression of the lactate dehydrogenase (ldh) gene with the addition of fucoidan increased by 2 times compared with the control sample, whereas with the addition of inulin it decreased by 18 times compared to control sample. The expression level of the gacT gene with the addition of fucoidan decreased by more than 50 times compared to the control sample, and with the addition of inulin decreased by 12 times compared to the control sample. There were no significant changes in the expression of the GroEL and hsp1 genes. Thus, based on gene expression data, it can be assumed that when fucoidan is added to the culture medium, catabolic processes in L. plantarum bacteria are activated. It was found that the addition of inulin to the culture medium does not lead to an increase in the expression of catabolism genes in L. plantarum.
Список литературы Влияние фукоидана и инулина на экспрессию генов метаболизма Lactobacillus plantarum
- Ale M.T., Meyer A.S. Fucoidans from brown seaweeds: An update on structures, extraction techniques and use of enzymes as tools for structural elucidation // RSC Advances. 2013. V. 3. № 22. P. 8131-8141. https://doi.org/10.1039/C3RA23373A
- Citkowska A., Szekalska M., Winnicka K. Possibilities of fucoidan utilization in the development of pharmaceutical dosage forms // Marine Drugs. 2019. V.17. № 8. P. 458. https://doi.org/10.3390/md17080458
- Apostolova E., Lukova P., Baldzhieva A., Katsarov P. et al. Immunomodulatory and anti-inflammatory effects of fucoidan: A review // Polymers (Basel). 2020. V. 12. № 10. P. 2338. https://doi.org/10.3390/polym12102338
- Jun J.Y., Jung M.J., Jeong I.H., Yamazaki K. et al. Antimicrobial and antibiofilm activities of sulfated polysaccharides from marine algae against dental plaque bacteria // Marine Drugs. 2018. V. 16. № 9. P. 301. https://doi.org/10.3390/md16090301
- Lee K.Y., Jeong M.R., Choi S.M., Na S.S. et al. Synergistic effect of fucoidan with antibiotics against oral pathogenic bacteria // Archives of Oral Biology. 2013. V. 58. № 5. P. 482-92. https://doi.org/10.1016/j.archoralbio.2012.11.002
- Besednova N.N., Zaporozhets T.S., Somova L.M., Kuznetsova T.A. Review: prospects for the use of extracts and polysaccharides from marine algae to prevent and treat the diseases caused by Helicobacter pylori // Helicobacter. 2015. V. 20. № 2. P. 89-97. https://doi.org/10.1111/hel.12177
- Chen B.R., Li W.M., Li T.L., Chan Y.L. et al. Fucoidan from Sargassum hemiphyllum inhibits infection and inflammation of Helicobacter pylori // Scientific Reports. 2022. V. 12. № 1. P. 429. https://doi.org/10.1038/s41598-021-04151-5
- Luo J., Wang Z., Fan B., Wang L. et al. A comparative study of the effects of different fucoidans on cefoperazone-induced gut microbiota disturbance and intestinal inflammation // Food & Function. 2021. V. 12. № 19. P. 9087-9097. https://doi.org/10.1039/d1fo00782c
- Kawashima T., Murakami K., Nishimura I., Nakano T. et al. A sulfated polysaccharide, fucoidan, enhances the immunomodulatory effects of lactic acid bacteria // International Journal of Molecular Medicine. 2012. V. 29. № 3. P. 447-53. https://doi.org/10.3892/ijmm.2011.854
- Zhu Y., Liu L., Sun Z., Ji Y. et al. Fucoidan as a marine-origin prebiotic modulates the growth and antibacterial ability of Lactobacillus rhamnosus // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. V. 180. P. 599-607. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.03.065
- Roberfroid M.B. Introducing inulin-type fructans // British Journal of Nutrition. 2005. V. 93. № 1. P. S13-25. https://doi.org/10.1079/bjn20041350
- Guarino M.P.L, Altomare A., Emerenziani S., Di Rosa C. et al. Mechanisms of action of prebiotics and their effects on gastro-intestinal disorders in adults // Nutrients. 2020. V. 12. № 4. P. 1037. https://doi.org/10.3390/nu12041037
- Ramirez-Farias C., Slezak K., Fuller Z., Duncan A. et al. Effect of inulin on the human gut microbiota: stimulation of Bifidobacterium adolescentis and Faecalibacterium prausnitzii // British Journal of Nutrition. 2009. V. 101. № 4. P. 541-50. https://doi.org/10.1017/S0007114508019880
- Akram W., Garud N., Joshi R. Role of inulin as prebiotics on inflammatory bowel disease // Drug Discov Ther. 2019. V. 13. № 1. P. 1-8. https://doi.org/10.5582/ddt.2019.01000
- Guarner F. Studies with inulin-type fructans on intestinal infections, permeability, and inflammation // The Journal of Nutrition. 2007. V. 137. № 11. P. 2568S2571S. https://doi.org/10.1093/jn/137.11.2568S
- Guo Y., Yu Y., Li H., Ding X. et al. Inulin supplementation ameliorates hyperuricemia and modulates gut microbiota in Uox-knockout mice // European Journal of Nutrition. 2021. V. 60. P. 2217-2230. https://doi.org/10.1007/s00394-020-02414x
- Pérez-Monter C., Álvarez-Arce A., Nuño-Lambarri N., Escalona-Nández I. et al. Inulin improves diet-induced hepatic steatosis and increases intestinal Akkermansia genus level // International Journal of Molecular Sciences. 2022. V. 23. № 2. P. 991. https://doi.org/10.3390/ijms23020991
- Wu X., Huang X., Ma W., Li M. et al. Bioactive polysaccharides promote gut immunity via different ways // Food & Function. 2023. V. 14. № 3. P. 1387-1400. https://doi.org/10.1039/d2fo03181g
- Behera S.S., Ray R.C., Zdolec N. Lactobacillus plantarum with functional properties: an approach to increase safety and shelf-life of fermented foods // BioMed Research International. 2018. V. 2018. P. 9361614. https://doi.org/10.1155/2018/9361614
- Chen Y.M., Wei L., Chiu Y.S., Hsu Y.J. et al. Lactobacillus plantarum TWK10 supplementation improves exercise performance and increases muscle mass in mice // Nutrients. 2016. V. 8. № 4. P. 205. https://doi.org/10.3390/nu8040205
