A Microbial Biorealm page on the genus Lactobacillus delbrueckii
Numbered ticks are 11 µM apart.
Gram-stained.
Photograph by Bob Blaylock.
Classification
Higher order taxa
Bacteria (Domain); Firmicutes (Phylum); Bacilli (Class); Lactobacillales (Order); Lactobacillaceae (familie)
arter
NCBI: taksonomi
Lactobacillus delbrueckii
subspecies: bulgaricus, lactis, delbrueckii, and indicus
beskrivelse og betydning
Lactobacillus us delbrueckii er en stavformet, gram-positiv, ikke-bevægelig bakterie. Fælles for arten er dens evne til at fermentere sukkersubstrater i mælkesyreprodukter under anaerobe forhold. Som sådan findes L. delbrueckii generelt i mejeriprodukter som yoghurt, mælk og ost med undtagelse af L. delbrueckii subsp. delbruecki som bor i vegetabilske kilder (3). Der er fire underarter differentieret af dets metabolitter og dets interne genetik kendt til dato. De seneste accepterede underarter, L. delbrueckii subsp. indicus blev isoleret fra et indisk mejeri (1). I modsætning hertil isolerede Dr. Stamen Grigorov L. delbrueckii subsp. bulgaricus fra en yoghurtprøve i 1905.
de egenskaber, der definerer L. delbrueckii som en homofermentiv mælkesyrebakterier (LAB) er ikke begrænset af dets metaboliske slutprodukt D-lactat og L-lactat. L. delbrueckii subsp. bulgaricus har vist sig at have probiotiske virkninger på mennesker og dyr, som omfatter forbedret laktosetolerance og dets evne til at stimulere immunresponser (4, 5, 7). Tidligere debatter mod disse oplysninger satte spørgsmålstegn ved sidstnævntes evne til at overleve i lave sure miljøer og mavesaften i den menneskelige mave-tarmkanal. Et phosphopolysaccharid produceret af L. delbrueckii subsp. bulgaricus har evnen til at forbedre fagocytose af makrofager hos mus (4).
Genomstruktur
det cirkulære genom af Lactobacillus delbrueckii subsp. bugaricus ATCC 11842 blev afsluttet i maj 2006. Sammensat af 1.864.998 nukleotider har det et usædvanligt højt G-C-indhold (49%) sammenlignet med andre arter af slægten Lactobacilli, som den tilhører. Af de 2.217 gener præsenterer 1.562 kode for proteiner og 533 som pseudogener (10). Genomiske træk som disse såvel som indsættelsessekvensmønstre er tegn på dens tilpasning i mejeriindustrien og understøtter teorien om en hurtig evolutionær fase (11).
af de 1.562 gener, der koder for proteiner prtB og lac operon er vigtige for de homofermentative egenskaber af L. delbrueckii. Inden for Lac operon er lacS, lacr og lacR gener, der koder for optagelse og nedbrydning af lactose.(3) lacS-genet koder for laktosepermease, der er ansvarlig for evnen til at transportere lactose ind gennem membranen. Den vigtige B-galactosidase, der er nødvendig for laktosemetabolisme, er kodet i lacs-genet. Nedstrøms for lacr er det regulatoriske gen lacR.
cellestruktur og metabolisme
som en gram-positiv bakterie L. delbrueckii bevarer sin lilla plet under Gram-testen. Unikt for mikrober af denne type er en tyk cellevæg og en cellemembran. Fraværet af en ydre membran, der fungerer som en yderligere barriere, kan være en årsag til dens følsomhed over for bakteriofagangreb (2).proteaser kodet af prtB-genet findes forankret langs cellevæggen af L. delbrueckii subsp. bulgaricus og lactis; og sandsynligvis i subsp. indicus. Underartens evne til at vokse i mejeri skyldes den ensymatiske aktivitet i kaseinnedbrydning for at udsætte essentielle aminosyrer, derudover, til konstitutiv eller inducerbar ekspression af lacs-genet. (8,4)
signifikant for de fire L. delbrueckii underarter er antallet og typerne af substrater, det kan metabolisere. Som nævnt er sådanne egenskaber begrænset til ekspression inden for dets genom. L. delbrueckii subsp. bulgaricus og subsp. indicus kan metabolisere lactose, glucose, fructose og mannose. Ud over disse, L. delbrueckii subsp. lactis kataboliserer galactose, saccharose, maltose, trehalose og andre modificerede kulhydrater.(4)
økologi
som indbygger i fermenterede mejeriprodukter og producenter af mælkesyre Lactobacillus delbrueckii, med undtagelse af L. subsp. delbrueckii, er årsagen til dets lave sure miljø. Ernæringsbehovet er tilpasset bakteriens miljø; som sådan inkluderer, men er ikke begrænset til, aminosyrer, vitaminer, kulhydrater og umættede fedtsyrer (9). L. delbrueckii har en optimal væksttemperatur på 40-44 liter C under anaerobe forhold (3). Specielt L. subsp. bulgaricus har et symbiotisk forhold til Streptococcus thermophilus, da det eksisterer sammen i starter mælkesyrebakteriekulturer.
patologi
Lactobacillus delbrueckii er ikke-patogen. Faktisk er det meget udbredt i fødevareindustrien og kan findes i yoghurt, mælk, grøntsager og oste.
anvendelse på bioteknologi
af de fire underarter, der hidtil er kendt L. delbrueckii subsp. bulgaricus og subsp. lactis er vigtigst for mejeriindustrien, som starterkulturer til produktion af fermenteret mælk, yoghurt og ost. Økonomiske tab ville være betydelige, hvis fermenteringsprocessen for den meget anvendte Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus og subsp. lactis blev forhindret. Mejeriindustrien skal således kunne opdage bakteriofager og justere produktionsbetingelserne for at sikre høj kvalitet for sikkerhed og holdbarhed (2). På grund af det symbiotiske forhold mellem L. delbrueckii subsp. bulgaricus med Streptococcus thermophilus sidstnævnte er blevet undersøgt samtidigt.
aktuel forskning
specifikke stammer af lactobaciller har vist sig at have mitogene virkninger og hjælpe med miltcelleproliferation. Varmebehandlede YS-stammer af L. delbrueckii-underarterne bulgaricus og L. acidophilus inducerede direkte dannelse af IgM og IgG af murine spenocytter og var afhængige af bakteriekoncentrationer i modsætning til ATCC-stammer. Den førstnævnte var mest effektiv i mængder på 5 liter 106 og 2 liter 107 mælkesyrebakterier ml–1. Antistofkoncentrationer blev bestemt med ELISA og Fishers test. Derudover inducerede stammer YS og ATCC af begge lactobaciller arter lymfocytproliferation. L. delbrueckii subsp. bulgaricus blev vist at aktivere polyklonale B-celler indikeret ved opretholdelse af høje antistofniveauer ved fjernelse af lactobaciller-antistoffer. (13)
En undersøgelse foreslog den praktiske anvendelse af multipleks PCR til påvisning af bakteriofager på ethvert trin i fremstillingen. Metoden viste sig at være enkel og hurtig, alt imens garanteret de minimale kvalitetskrav af produkterne. Selvom resultaterne viste lave mængder af L. delbrueckii fager i de anvendte prøver blev der fundet en relativt højere mængde af S. thermophilus fager. Disse resultater er resultatet af den stigende andel af S. thermophilus anvendt i starterkulturer. (2)
Lactobacillus delbrueckii kan generelt ikke findes uden for starterkulturer i mejeriindustrien. Det naturlige miljø, hvorfra det stammer, vides ikke med sikkerhed. En nylig undersøgelse rapporterede isolering og karakterisering af L. delbrueckii subsp. bulgaricus sammen med sin symbiont Streptococcus thermophilus fra planter i Bulgarien på basis af traditionel yoghurtpræparat. Seks hundrede femogtres planteprøver, med målplanten Cornus mas blev indsamlet fra fire steder væk fra menneskelig beboelse. Identifikation af L. subsp. bulgaricus blev bestemt ved hjælp af fænotypeanalyse, Pulsfeltgelelektroforese (Pfge) analyse og PCR-metoder. Kulturprøverne, der voksede ved 45 liter C, var stavformede, producerede D-lactat, genererede et DNA-fragment på 1065 basepar med primerne LB1/LLB1 og viste proteolytisk aktivitet. Fra de 665 planteprøver L. delbrueckii subsp. bulgaricus og eller S. thermophilus blev isoleret, hvoraf størstedelen kom fra Blagoevgrad, Bulgarien. (12)
1) F., Felis, Giovanna E., Castioni, A., Torriani, S. og Germond, J. “Lactobacillus delbrueckii subsp. indicus subsp. nov., isoleret fra indiske mejeriprodukter”. 2005. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Bind 55. s. 401-404.
2)
3) J., Lapierre, L., Delley, M., Mollet, B., Felis, G. og Dellaglio, F. ” udviklingen af de bakterielle Speies Lactobacillus delbrueckii: En delvis genomisk undersøgelse med refleksioner om prokaryote arter koncept”. Molekylærbiologi og Evolution. 2003. Bind 20. s. 93-104.
4)
5) M., Callegari, M., Ferrari, S., Bessi, E., Cattibelli, D., Soldi, S., Morelli, L., Feuillerat, N. og Antoine, J. “overlevelse af Yoghurtbakterier i den menneskelige tarm”. Anvendt Miljømikrobiologi. 2006. Bind 72. s.5113-5117.
6)
7) S., Drescher, K. og Heller, K. “overlevelse af Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus og Streptococcus thermophilus i Terminal Ileum af Fistulerede Gottingen Minipigs. Anvendt og miljømæssig Mikrobiologi. 2001. Bind 67. s.4137-4143.
8) C., D. Atlan, B. Blanc, R. Portailer, J. E. Germond, L. Lapierre og B. Mollet. 1996. “En ny celleoverfladeproteinase: sekventering og analyse af prtB-genet fra Lactobacillus delbruekii subsp. bulgaricus”. Tidsskrift for bakteriologi. 1996. Bind 178. s.3059-3065.
9)
10) Center for Bioteknologi Information (NCBI) genom. Lactobacillus delbrueckii subsp. 11842, komplet genom.
11) de Guchte, M., Penaud, S., Grimaldi, C., Barbe, V., Bryson, K. og andre. “Den komplette genomsekvens af Lactobacillus bulgaricus afslører omfattende og løbende reduktiv udvikling”. PNAS. 2006. Bind 103. s.9274-9279
12) M., Minkova, S., Kimura, K., Sasaki, T. og Isava, K. “isolering og karakterisering af Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus og Streptococcus thermophilus fra planter i Bulgarien”. FEMS Mikrobiologi breve. 2007. Bind 269. s. 160-169.
13)
redigeret af Maryruth Penetrante student af Rachel Larsen
redigeret af KLB