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 (Familia)
Especie
NCBI: Taxonomía
Lactobacillus delbrueckii
subspecies: bulgaricus, lactis, delbrueckii, and indicus
Descripción e importancia
Lactobacillus us delbrueckii es una bacteria en forma de varilla, gram positiva, no móvil. Común a la especie es su capacidad de fermentar sustratos de azúcar en productos de ácido láctico en condiciones anaeróbicas. Como tal, L. delbrueckii se encuentra generalmente en productos lácteos como el yogur, la leche y el queso, con la excepción de L. delbrueckii subsp. delbruecki que residen en fuentes vegetales (3). Hay cuatro subespecies diferenciadas por sus metabolitos y su genética interna conocida hasta la fecha. La subespecie aceptada más reciente, L. delbrueckii subsp. indicus se aisló de una lechería india (1). En contraste, el Dr. Stamen Grigorov aisló L. delbrueckii subsp. bulgaricus de una muestra de yogur en 1905.
Las propiedades que definen a L. delbrueckii como una bacteria de ácido láctico homofermentiva (LAB) no están limitadas por su producto metabólico final D-lactato y L-lactato. L. delbrueckii subsp. se ha demostrado que bulgaricus tiene efectos probióticos en humanos y animales, que incluyen una mejor tolerancia a la lactosa y su capacidad para estimular las respuestas inmunitarias (4, 5, 7). Los debates anteriores en contra de esta información cuestionaron la capacidad de esta última para sobrevivir en ambientes bajos de ácidos y los jugos gástricos del tracto gastrointestinal humano. Fosfopolisacárido producido por L. delbrueckii subsp. bulgaricus tiene la capacidad de mejorar la fagocitosis de macrófagos en ratones (4).
la estructura del Genoma
El genoma circular de Lactobacillus delbrueckii subsp. bugaricus ATCC 11842 se completó en mayo de 2006. Compuesto por 1.864.998 nucleótidos, tiene un contenido inusualmente alto de G-C (49%) en comparación con otras especies del género Lactobacilos al que pertenece. De la 2,217 genes presentes 1,562 codifican para proteínas y 533 como pseudo genes (10). Características genómicas como estas, así como patrones de secuencia de inserción, son indicativos de su adaptación en la industria láctea y apoyan la teoría de una fase evolutiva rápida (11).
De los 1.562 genes que codifican las proteínas prtB y el operón lac son importantes para las propiedades homofermentativas de L. delbrueckii. Dentro del operón lac se encuentran los genes lacS, LacZ y lacR que codifican la absorción y descomposición de la lactosa.(3) El gen lacS codifica la permeasa de lactosa responsable de la capacidad de transportar lactosa a través de la membrana. La importante enzima B-galactosidasa necesaria para el metabolismo de la lactosa está codificada en el gen LacZ. Aguas abajo de LacZ está el gen regulador lacR.
Estructura celular y metabolismo
Como bacteria gram positiva, L. delbrueckii conserva su mancha púrpura bajo la prueba de Gram. Único de los microbios de este tipo es una pared celular gruesa y una membrana celular. La ausencia de una membrana externa que funcione como barrera adicional podría ser una razón de su sensibilidad a los ataques de bacteriófagos (2).las proteasas codificadas por el gen prtB se encuentran ancladas a lo largo de la pared celular de L. delbrueckii subsp. bulgaricus y lactis; y muy probablemente en la subsp. indicus. La capacidad de la subespecie para crecer en productos lácteos se debe a la actividad enzimática en la descomposición de la caseína para exponer aminoácidos esenciales, además, a la expresión constitutiva o inducible del gen LacZ. (8,4)
Significativo para las cuatro subespecies de L. delbrueckii es el número y los tipos de sustratos que puede metabolizar. Como se ha señalado, tales propiedades están restringidas a la expresión enzimática dentro de su genoma. L. delbrueckii subsp. bulgaricus y subsp. indicus puede metabolizar lactosa, glucosa, fructosa y manosa. Además de estos, L. delbrueckii subsp. lactis cataboliza galactosa, sacarosa, maltosa, trehalosa y otros carbohidratos modificados.(4)
Ecología
Como habitante de productos lácteos fermentados y productores de Lactobacillus delbrueckii ácido láctico, a excepción de L. subsp. delbrueckii, es la causa de su ambiente de baja acidez. Los requisitos nutricionales se adaptan al entorno de la bacteria; como tales, incluyen, entre otros, aminoácidos, vitaminas, carbohidratos y ácidos grasos insaturados (9). L. delbrueckii tiene una temperatura de crecimiento óptima de 40-44 °C en condiciones anaeróbicas (3). Específicamente, L. subsp. bulgaricus tiene una relación simbiótica con Streptococcus thermophilus, ya que coexiste en cultivos de bacterias de ácido láctico iniciadoras.
Patología
Lactobacillus delbrueckii no es patógeno. De hecho, es ampliamente utilizado en la industria alimentaria y se puede encontrar en yogures, leches, verduras y quesos.
Aplicación a la biotecnología
De las cuatro subespecies conocidas hasta la fecha L. delbrueckii subsp. bulgaricus y subsp. los lactis son los más importantes para la industria láctea, como cultivos iniciadores para la producción de leche fermentada, yogur y queso. Las pérdidas económicas serían significativas si el proceso de fermentación de la subsp Lactobacillus delbrueckii, ampliamente utilizada. bulgaricus y subsp. los lactis fueron obstaculizados. Por lo tanto, la industria láctea debe ser capaz de detectar bacteriófagos y ajustar las condiciones de producción para garantizar una alta calidad para la seguridad y la vida útil (2). Debido a la relación simbiótica de L. delbrueckii subsp. bulgaricus con Streptococcus thermophilus este último ha sido examinado simultáneamente.
La investigación actual
Se ha demostrado que cepas específicas de lactobacilos tienen efectos mitogénicos y ayudan en la proliferación de células del bazo. Cepas YS tratadas térmicamente de L. delbrueckii subespecies bulgaricus y L. acidophilus indujeron directamente la generación de IgM e IgG por los espenocitos murinos y dependieron de las concentraciones de bacterias en contraste con las cepas ATCC. El primero fue más efectivo en cantidades de 5 × 106 y 2 × 107 lactobacilos ml-1. Las concentraciones de anticuerpos se determinaron con ELISA y la prueba de Fisher. Además, las cepas YS y ATCC de ambas especies de lactobacilos indujeron la proliferación de linfocitos. L. delbrueckii subsp. bulgaricus demostró activar las células B policlonales indicadas por el mantenimiento de niveles elevados de anticuerpos tras la eliminación de anticuerpos contra lactobacilos. (13)
Un estudio sugirió el uso práctico de la PCR múltiple para detectar bacteriófagos en cualquier etapa de fabricación. El método demostró ser simple y rápido, al tiempo que garantizaba los requisitos mínimos de calidad de los productos. Aunque los resultados indicaron bajas cantidades de L. fagos delbrueckii en las muestras utilizadas, se encontró una cantidad relativamente mayor de fagos de S. thermophilus. Estos resultados son consecuencia de la creciente proporción de S. thermophilus utilizado en cultivos iniciadores. (2)
Lactobacillus delbrueckii, generalmente, no se puede encontrar fuera de los cultivos iniciadores en la industria láctea. El entorno natural del que se originó no se conoce con certeza. Un estudio reciente reportó el aislamiento y caracterización de L. delbrueckii subsp. bulgaricus junto con su simbionte Streptococcus thermophilus de plantas en Bulgaria sobre la base de preparación de yogur tradicional. Se recolectaron seiscientas sesenta y cinco muestras de plantas, con la planta objetivo Cornus mas, de cuatro sitios alejados de la habitación humana. Identificación de la subespecie L. bulgaricus se determinó mediante análisis de fenotipo, análisis de electroforesis en gel de campo de pulso (PFGE) y métodos de PCR. Las muestras de cultivos que crecieron a 45 ° C tenían forma de varilla, produjeron D-lactato, generaron un fragmento de ADN de 1065 pares de bases con los cebadores LB1 / LLB1 y mostraron actividad proteolítica. De las 665 muestras de plantas L. delbrueckii subsp. bulgaricus y S. thermophilus fueron aislados, la mayoría de los cuales provenían de Blagoevgrad, Bulgaria. (12)
1) F., Felis, Giovanna E., Castoni, A., Torriani, S., and Germond, J. «Lactobacillus delbrueckii subsp. indicus subsp. nov., isolated from Indian dairy products». 2005. Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva. Volume 55. p. 401-404.
2)
3) J., Lapierre, L., Delley, M., Mollet, B., Felis, G., and Dellaglio, F. «Evolution of the Bacterial Speies Lactobacillus delbrueckii: A Partial Genomic Study with Reflections on Procariotic Species Concept». Biología Molecular y Evolución. 2003. Volume 20. p. 93-104.
4)
5) M., Callegari, M., Ferrari, S., Bessi, E., Cattibelli, D., Soldi, S., Morelli, L., Feuillerat, N., and Antoine, J. «Survival of Yogurt Bacteria in the Human Gut». Microbiología Ambiental Aplicada. 2006. Volume 72. p. 5113-5117.
6)
7) S., Drescher, K., and Heller, K. «Survival of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus en elleumeon Terminal de Minipigs Fistulados de Gotinga. Microbiología Aplicada y Ambiental. 2001. Volume 67. p. 4137-4143. 8) C., D. Atlan, B. Blanc, R. Portailer, J. E. Germond, L. Lapierre, and B. Mollet. 1996. «A new cell surface proteinase: sequencing and analysis of the prtB gene from Lactobacillus delbruekii subsp. bulgaricus». Revista de Bacteriología. 1996. Volume 178. p. 3059-3065.
9)
10) Genoma del Centro de Información Biotecnológica (NCBI). Lactobacillus delbrueckii subsp. 11842, genoma completo. 11) de Guchte, M., Penaud, S., Grimaldi, C., Barbe, V., Bryson, K., y otros. «La secuencia completa del genoma de Lactobacillus bulgaricus revela extensa y continua evolución reductiva». PNAS. 2006. Volume 103. p. 9274-9279
12)M., Minkova, S., Kimura, K., Sasaki, T., and Isawa, K. » Isolation and characterization of Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus and Streptococcus thermophilus from plants in Bulgaria». FEMS Microbiology Letters. 2007. Volume 269. p. 160-169.
13)
Editado por Maryruth Penetrante estudiante de Rachel Larsen
Editado por KLB