摘要
益生菌是口服一定量后能够对人体健康起到促进作用的一类活体微生物。一般来说，研究比较多的益生菌是乳杆菌、双歧杆菌、酵母属和链球菌属，而对大肠杆菌属的益生菌研究较少。人们对于大肠杆菌的认识一般源于它的致病性，事实上，在胃肠道中存在很多非致病性的大肠杆菌。同时也有大肠杆菌作为益生菌的研究报道，比如E.coli Nissle1917能够产生小菌素B17，E.coli H22显示抑制某些肠道致病菌的活性，E.coli G3/10能够产生microcin S，E.coli M17对肠道感染有抑制作用，E.coli K-12 JM105和E. coli EMO在无菌小鼠模型中抑制金黄色葡萄球菌C5的活性。可以推断，在肠道中定植的非肠道致病菌中存在具有潜在益生特性的大肠杆菌。 本研究中，首先利用耐酸试验、抗菌抗氧化实验和降胆固醇实验，从人体粪便样品中筛选到一株潜在益生菌，一系列的生理生化试验表明菌株V-P试验阴性、甲基红试验阳性、硫化氢试验阴性、O/F实验结果是发酵型、尿素分解试验阴性、过氧化氢酶（CAT）试验阳性、淀粉水解试验阴性和明胶水解试验阴性，结合16S rDNA菌株鉴定结果，确定为大肠杆菌，命名为E. coli GutM4。E. coli GutM4的益生活性研究表明，E. coli GutM4通过模拟胃液的存活率为85.25%，通过模拟肠液的存活率为92.90%，与对照益生菌保加利亚杆菌具有相同的胃肠道存活能力；羟基自由基清除率和还原能力研究结果表明，E. coli GutM4具有一定的抗氧化活性；E.coli GutM4对金黄色葡萄球菌和芽孢杆菌有抑制作用，但其作用小于硫酸链霉素，对大肠杆菌致病菌则有与硫酸链霉素相同水平的抑制作用；研究结果还表明E. coli GutM4有一定的胆固醇降解能力。 为了阐明E.coli GutM4在体内通过其代谢产物发挥益生活性的机制，扩大发酵获得其发酵液的乙酸乙酯层浸膏，通过正相硅胶柱、反相硅胶柱、凝胶柱和高效液相色谱法分离得到15个化合物，核磁（1H-NMR、13C-NMR、DEPT等）和质谱研究表明化合物的结构如下：1 Cyclo(Val-Ala)，2 Cyclo(Gly-Leu)、3 Cyclo(Pro-Tyr)，4 Cyclo(Phe-Gly)，5 Cyclo(4-OH-Pro-Leu)、6 Cyclo(Phe-Ala)、7，8 Cyclo(4-OH-Pro-Phe)，9 Cyclo(Tyr-Phe)、10 Cyclo(Trp-Tyr)，11 Cyclo(L-Pro-L-Trp)、12 Cyclo(Pro-Phe)、13 Cyclo(D-Pro-L-Trp)，14 Cyclo(Trp-Val)、15 Cyclo(Trp-Leu)。这些化合物都是2,5-二酮哌嗪类化合物(DKP)，即环二肽，属于非核糖体肽。进一步的研究获得E. coli GutM4中的非核糖体肽合成酶(NRPS)基因，初步解释了该非核糖体肽生物合成的途径。 本研究分离得到具有潜在益生活性的E. coli GutM4，并从其发酵液的乙酸乙酯层分离鉴定得到14个二酮哌嗪类化合物，并成功克隆 NRPS基因，不仅首次证明人体胃肠道中大肠杆菌能够代谢生成非核糖体肽，而且初步证明了DKP的生物合成途径。
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