このプロトコルは、健康なブタの糞便からのバシトラシン産生 Bacillus licheniformis の単離、精製、および同定のための詳細なプロセスの完全かつ包括的な説明を提供します。
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このプロトコルは、健康なブタの糞便からのバシトラシン産生 Bacillus licheniformis の単離、精製、および同定のための詳細なプロセスの完全かつ包括的な説明を提供します。
Bacillus licheniformis とバシトラシンは、医学、化学、水産養殖、農業、および副業製品の分野で巨大なアプリケーション市場と価値があります。したがって、バシトラシンの産生が高い B.licheniformis の選択は非常に重要です。この実験プロトコルでは、高収率のバシトラシンを含む バチルス 菌を単離、精製、および健康なブタの新鮮な糞便から同定しました。 Micrococcus luteus に対する二次代謝物バシトラシンの阻害効果も試験されました。薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーを使用して、バシトラシンの定性的および定量的検出を行いました。 B. licheniformis の生理学的および生化学的特性は、関連するキットによって決定されました。 B. licheniformis の系統関係は、遺伝子配列検出を用いて決定され、構築されました。このプロトコルは、動物の新鮮な糞便からの B. licheniformis の標準的な分離、精製、および同定プロセスを複数の視点から説明および紹介し、 工場でのB. licheniformis とバシトラシンの大規模な利用方法を提供します。
Bacillus licheniformisは、Firmicutes科のバチルスの一種で、水、土壌、動物の腸など様々な環境に広く分布しています1。B. licheniformisは短くて頑丈な棒状の構造をしており、個々に動きます2。コロニーはほぼ丸くくすんでおり、中央の膨らみと灰色がかった白のきれいな縁があります3。それは強力な成長および繁殖能力を持ち、単糖類、多糖類、ケトース、有機酸4などのさまざまな炭素源から栄養素を吸収して利用することができます。成長と発達の後期段階では、B. licheniformisは休眠胞子の形で存在し、バシトラシン、リケニシン、サーファクチンなどの抗菌物質を産生することができます。また、栄養不足や極端な外部環境にも耐えることができます5。明らかなコドンの好みはなく、効率的な分泌システムがB. licheniformisの異種タンパク質分泌を決定し、これはBacillus subtilis6の2倍です。プロテアーゼ、アミラーゼ、セルラーゼ7などの酵素製剤の製造によく使用されます。内因性毒素がないため、食品安全株として認定され、EFSA8によってQPSにリストされています。したがって、生理活性化合物の生産など、いくつかの潜在的な用途があり、これらは水産養殖、農業、食品、生物医学、および製薬業界で幅広い用途があります。また、B. licheniformisは動物の腸内細菌叢の重要な成分であり、動物が生産能力を向上させ、腸内細菌叢のバランスを改善し、病気を予防するように促すことができます。2004年にB. licheniformis ATCC14580の全ゲノムが解析され、転写翻訳、タンパク質のフォールディング、分泌機構の背景情報が徐々に理解されてきました9。この遺伝情報は、分子レベルでの遺伝子改変を助長し、B. licheniformisの大規模な生産を促進することに貢献しています。
バシトラシンは、 B. subtilis および B. licheniformisの二次代謝により非リボソームペプチド合成酵素によって産生されるドデカ環式ペプチド抗生物質です。バシトラシンは、バシトラシンA、B、Cなどのさまざまな成分で構成される混合物であり、各成分間で1つまたは2つのアミノ酸が異なります。このうち、バシトラシンAは最も強い生物活性を有する10。バシトラシンは、 ブドウ球 菌や Micrococcus luteus などのグラム陽性菌や、細胞壁の形成を阻害し、膜結合タンパク質と相互作用することにより、一部のグラム陰性菌を阻害することができる11。一方、バシトラシンは安全で安定しており、薬剤耐性を生じにくく、他の抗菌薬12と互換性があります。したがって、バシトラシンは医療および獣医学の実践で使用されています。また、その高速な排泄率および低い吸収率のために、それはまた動物飼料13のための添加物として使用することができる。
B. licheniformisは 腸にコロニーを形成し、胃腸微小環境を改善することができます。異なる動物の消化管内の異なる供給源からのバチルスの接着および繁殖能力および関連する生理学的機能は異なる。ブタ由来の B.licheniformis は、ブタや他の家畜の腸内でのコロニー形成をより助長します。腸内プロバイオティクスの相対的な存在量と宿主14の健康状態との間には密接な関係があります。離乳した子豚にB . licheniformis ミックスを栄養補助食品として摂取すると、微生物叢の組成と代謝活性が変化して腸の生態系が改善され、腸粘膜にも影響を与える15。動物の糞便は、動物の腸内細菌叢の種類と量を反映することができます。このプロトコルは、健康なブタの糞便からのバシトラシン産生 バチルス 属の単離と精製について説明しています。糞便は、配合飼料を与えられていない太湖雌豚に由来し、養豚場で優れた生産性能を発揮します。分離株は、その形態学的特性、物理化学的特性、および生化学的同定に基づいて 、B. licheniformisとして 同定されました。
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すべての実験手順は、南京工科大学の倫理委員会によって文書化され、承認されました。糞便は、専門的で標準的な養豚場で育てられた約2歳の太湖雌豚( 材料表を参照)に由来します。
1. メディアの準備
2.健康な豚の新鮮な糞便からのバチルスの分離と精製
3. M. luteus の活性阻害のスクリーニング
4. 薄層クロマトグラフィーによるバシトラシンの同定
5. HPLCによるバシトラシンの検出
6. 形態学的同定
7. 生理学的・生化学的同定
8. 株遺伝子配列の決定
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この実験では、健康なブタの新鮮な糞便から48株の バチルス 菌が単離され、1001から1048までの番号が付けられました。そのうち15株は M. luteusに対して抗菌活性を持っていました。15株から、 表1に示すように、バシトラシンの力価を高速液体クロマトグラフィーで測定しました。その中で、 B. licheniformis No. 1026はバシトラシン価が456.35 ± 21.75 U/mLと最も高かったため、No. 1026をその後の実験に選択した。
TLCによる同定結果を図2Aに示します。1026株の発酵液とバシトラシン標準液の主点の位置は同じで、Rf値は0.61であった。HPLC分析の場合、バシトラシンの標準曲線方程式はy = 50.287x - 250.55で、相関係数R2 = 0.9968です(図2B
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B. licheniformisは、単純な培養条件と速い砂糖の消費で急速に成長し、成熟した発酵技術は工業生産コストを節約するのに役立ちます13。B. licheniformisとその分泌物であるバシトラシンの広範な適用は、その有望な市場価値を決定しました。農業では、B. licheniformisは、土壌の肥沃度を高め、根の発達を促進し、有機物の分解を助けることにより、植物の成長と栄養素の取り込みを改善するためのバイオ肥料として採用されています15。工業用酵素生産のために、B. licheniformisは、プロテアーゼ、アミラーゼ、セルラーゼ、リパーゼなどのさまざまな酵素を生産し、食品加工、洗剤製造、皮革加工、繊維産業におけるかけがえのない市場価値を決定します16。B. licheniformisおよびバシトラシンの優れた抗菌薬理活性に鑑...
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著者は何も開示していません。
本研究は、中国国家重点研究開発プログラム(No.2022YFC2104800)および江蘇省のSix Talent Peaksプロジェクト(No.2019-NY-058)の支援を受けて行われました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 2 ×Phanta Flash Master Mix | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanjing,China | P252-01 | |
| 2kb DNAマーカー | Beijing Trans Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China | BM121-01 | |
| アセトニトリル | 上海アラジン生化学技術有限公司, 上海, 中国 | A104443 | |
| 寒天粉末 | 上海マックリン生化学技術有限公司, 上海, 中国 | A800730 | |
| アガロース | 上海アラジン生化学技術有限公司、上海、中国 | A104062 | |
| 硫酸アンモニウム((NH4)2SO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.、上海、中国 | 10002917 | |
| クレーブ滅菌器 | Zealway Instrument Inc.、厦門、中国 | GI36DWS | |
| バチルス生化学的同定ストリップ | 青島海博バイオテクノロジー株式会社、青島、中国 | HBIG14 | |
| バシトラシン | 上海Yuanyeバイオテクノロジー株式会社、上海、中国 | B65740 | |
| 細菌DNA抽出キット | Tiangen Biochemical Technology Co.、Ltd.、北京、中国 | DP209 | |
| 通気性シーリングフィルム | 北京Leiborunバイオテクノロジー株式会社。 | BS-QM-01A | |
| ブタノール | 上海アラジン生化学技術有限公司、上海、中国 | B433378 | |
| C18(5 & MU;メートル、4.6 ×250 mm) HPLCカラム | 日照Kepuno New Material Co., Ltd., Rizhao, China | C1805-462510 | |
| 炭酸カルシウム (CaCO3) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | 10005717 | |
| Centrifuge | New Brunswick Scientific Co., Inc., UK | 5452 | |
| クロマトグラフィータンク | 南京Tenghui Experimental Technology Co., Ltd., Nanjing, China | P-1 | |
| Conical bottle | Sichuan Shubo Co., Ltd., Chengdu, China | 18012 | |
| 恒温インキュベーター | Taist Instrument Co., Ltd., Tianjin, China | GH4500 | |
| リン酸二カリウム (K2HPO4) | Xilong Chemical Co., Ltd., Guangdong, China | XL0015 | |
| EDTA-2Na | 上海アラジン生化学技術有限公司、上海、中国 | E397526 | |
| 電子天秤 | メトラー・トレド・インターナショナル株式会社 | FA2104 | |
| エチルアルコール | 上海アラジン生化学技術有限公司、上海、中国 | E130059 | |
| ゲルミディ精製キット | Tiangen Biochemical Technology Co.、Ltd.、北京、中国 | DP302 | |
| ガラス棒 | 成都Yibang Kexi Instrument Co.、Ltd. | 1294 | |
| 糖 | 上海マックリン生化学技術Co.、株式会社、上海、中国 | D823520 | |
| グラムの染色液キット | 青島海博バイオテクノロジー株式会社、青島、中国 | HB8278 | |
| 高性能液体クロマトグラフ | Agilent Technologies、Inc.、カリフォルニア、アメリカ | 1260 | |
| 水平電気泳動装置 | 北京Liuyiバイオテクノロジー株式会社、北京、中国 | DYCP-31DN BIOMATE | |
| 接種リング | 上海ムーチェンバイオテクノロジー株式会社、上海、中国 | 3171026 | |
| マグネチックスター | ラーWiggens GmbH Co.、Ltd.、ドイツ | WH220 PLUS | |
| メチルアルコール | 上海アラジン生化学技術有限公司、上海、中国 | M116115 | |
| 微量遠心チューブ | 上海ムーチェンバイオテクノロジー株式会社、上海、中国 | 1351171 | |
| Micrococcus luteus | Bena Culture Collection、蘇州、中国 | BNCC102589 | |
| 微多孔質フィルター膜 | 南通スリ実験装置有限公司 | PES0.22 | |
| Ninhydrin | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | N105629 | |
| 光学顕微鏡 | 光学機器工場, 上海, 中国 | DYS-108 | |
| 豚の糞 | 南京Quanfu Pig Farm, 南京, 中国 | ||
| ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) アンプ | 蘇州 Dongsheng Xingye Scientific Instrument Co., Ltd.,蘇州、中国 | ETC811 | |
| プロフェッショナルシーケンシング会社 | General Biology (Anhui) Co., Ltd., 安徽省, 中国 | ||
| Pyridine | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | P111516 | |
| Shaker | Taicang Qiangle Experimental Equipment Co., Ltd., Taicang, China | HYL-C | |
| Silica gel GF254 薄層プレート | Yantai Huayang New Material Co., Ltd., Yantai, China | HPT-HSGF5025023 | |
| 塩化ナトリウム (NaCl) | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Ltd., Shanghai, China | S805275 | |
| Sodium Citrate | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | C39197100001 | |
| 可溶性デンプン | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | S817547 | |
| サーモスタットの水浴槽 | 上海Heheng器械装置Co.、株式会社、上海、中国 | DK-8D | |
| トリプトン | 上海アラジンの生化学技術Co.、株式会社、上海、中国 | T139519 | |
| Ultra GelRed | 南京VazymeのバイオテクノロジーCo.、株式会社、南京、 | 中国GR501-01 | |
| 超純粋な水器械 | Merck KGaA Co.、株式会社、ドイツ | MilliDirect-Q8 | |
| 超音波清浄 | 江蘇Huaguan電器グループCo.、株式会社、江蘇省、中国 | SB-100DT | |
| のノギス | 三風株式会社、日本 | N20P | |
| 酵母エキス粉末 | Vicbioバイオテクノロジー株式会社、北京、中国 | LP0021 |
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