2024年3月5日，广东省科学院微生物研究所吴清平院士团队与华南农业大学王涓研究员课题组在国际食品期刊《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》(中科院一区，IF: 10.2)在线发表题为“Cold-tolerance mechanisms in foodborne pathogens: Escherichia coli and Listeria monocytogenes as examples”的综述性论文。吴清平院士和王涓研究员为通讯作者，广东省科学院微生物研究所联合培养博士研究生刘鸣与暨南大学丁郁教授为共同第一作者。论文得到国家重点研发计划(2023YFD1801000)、广东省基础与应用基础重大项目(2020B0301030005)、广东特支计划(2021TQ06N119)和广东省科学院创新发展专项(2020GDASYL-200103033)资助。

  核心提示：

  冷链是现代食品工业的重要组成部分。预制菜等新兴食品品类及冷鲜易腐食品都依赖于冷链过程。虽然低温可以有效缓解微生物繁殖引起的食物损失和食源性疾病的传播。然而，最近的报告显示当前冷链技术在预防和控制耐冷食源性病原菌方面尚有不足。目前尚还缺乏耐冷型食源性致病菌的精准防控靶点。

  主要结论

  低温会损伤细菌细胞的蛋白质合成能力并降低细胞膜的流动性(图1中黄色和蓝色部分)。为了恢复蛋白质合成，细菌通过冷休克蛋白和核糖核酸酶来调节RNA结构，以提高mRNA的翻译速度。双组分系统可以感知外部信号(如冷信号或细胞外物质)并调节下游效应基因以促进耐冷调控相关蛋白的表达。同时，细菌细胞摄取胞外物质用于维持细胞渗透压、为蛋白质合成提供物质和能量。特定蛋白质的表达，如细胞膜脂肪酸的合成/调节蛋白，可以改变膜脂肪酸的组成，促进细胞膜流动性的恢复(图1浅蓝色部分)。上述调控过程可概括为三个阶段：冷信号感知、分子水平调控和细胞结构/成分的变化(图1右侧)。需要进一步探索的重要问题包括：RNA解旋酶在单核细胞增生李斯特菌的冷适应过程中发挥重要作用，但其下游效应物是什么?冷休克后蛋白质合成的恢复需要大量的能量，能量循环如何进行相应调节?

  图1：食源性致病菌已知耐冷机制汇总示意图。

  食源性致病菌耐冷机制的未来研究中面临的关键问题包括构建标准化的耐冷能力测定标准、开发全基因组水平上的耐冷调控基因验证技术和实现基于大数据的耐冷能力预测(图2)。其中耐冷能力的标准化对于表型和生物信息学数据的联合分析至关重要。可重复、具有标准对照的实验流程及所获得的数据将极大的促进不同研究获取的数据进行汇总分析，从而利于未知耐冷机制的挖掘。以CRISPR/Cas和sRNA敲低系统为代表的高效基因编辑技术则使得基因功能验证流程进一步简化，进而实现高通量的基因功能验证。最终，上述技术的利用将促进数据库中预测数据和实验数据的不断汇总，最终基于大数据库实现对食源性致病菌耐冷能力的全面分析和预测，并为防控技术的开发提供精准高效靶点。

  图2：细菌耐冷研究的关键问题及前沿技术应用。

  参考文献：

  https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10408398.2024.2322141

  通讯作者

  吴清平，男，中国工程院院士，博士，研究员，博士生导师，微生物安全与健康专家。现任广东省科学院微生物研究所名誉所长、广东省科学技术协会副主席，并兼任中国食品科学技术学会副理事长、中国食用菌协会名誉会长、国家微生物种业产业技术创新战略联盟理事长。吴清平院士长期致力于中国微生物安全与健康菌种、基因与组学大数据库构建和应用研究，近年来针对我国食品行业出现严重的微生物安全风险，从基础研究着手，发明先进的共性监控技术并建立起相关理论体系，研制出重点产业食品安全控制技术和与国际接轨的先进标准，解决了食品安全中的重要科学问题和关键技术难题，显著推动我国食品安全科学理论不断提升和产业健康发展。

  王涓，女，博士，博士生导师，华南农业大学食品学院研究员。国家重点研发计划课题负责人，“广东特支计划”科技创新青年拔尖人才，中国研究型医院学会细胞外囊泡研究与应用专业委员会委员，广东省食用菌行业协会第四届专家委员会委员。主要从事食源性致病菌的高通量快速检测及危害形成机制的研究。获广东省科技进步奖特等奖、中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖、中国食品科学技术学会技术进步一等奖等科技奖励5项。近5年主持国家重点研发计划课题(2项)在内的多项国家级及省部级科研项目;以第一作者/通讯作者(含共同)在Chemical Engineering Journal，Biotechnology Advances，Critical Reviews in Food Science and Nutrition 等期刊发表SCI论文22篇(一区Top文章12篇，IF>10论文4篇，IF>5论文18篇);申请PCT专利14件，授权国家发明专利66件;取得软件著作权 1 件;制定行业标准1项。

  第一作者

  刘鸣，男，华南理工大学2020级博士研究生，主要研究方向为食源性小肠结肠炎耶尔森氏菌溯源及耐冷机制研究。以第一或共同第一作者在Critical Reviews in Food Science and Nutrition、LWT - Food Science and Technology等期刊发表SCI一区Top论文3篇。获授权国家发明专利2件，申请PCT专利1件。

  丁郁，男，博士，博士生导师，暨南大学教授，国家级人才支持计划入选者，现担任《Food Safety and Health》，《Applied Food Research》、《Food and Agricultural Immunology》等Editor。长期致力于食品微生物安全与营养研究，聚焦食源性病原微生物危害形成机制与食用菌营养健康功能研究工作。获广东省科学技术进步特等奖等科技奖励5项。近5年主持了包括国家重点研发计划在内的多项国家级及省部级科研项目，发表SCI论文70余篇。