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)
soorten
NCBI: taxonomie
Lactobacillus delbrueckii
subspecies: bulgaricus, lactis, delbrueckii, and indicus
beschrijving en significantie
Lactobacillus us delbrueckii is een staafvormige, gram-positieve, niet-beweeglijke bacterie. Gemeenschappelijk aan de soort is zijn vermogen om suiker substraten te fermenteren in melkzuurproducten onder anaërobe omstandigheden. Als zodanig, L. delbrueckii worden over het algemeen gevonden in zuivelproducten zoals yoghurt, melk, en kaas met uitzondering van L. delbrueckii subsp. delbruecki die in plantaardige bronnen wonen (3). Er zijn vier ondersoorten onderscheiden door zijn metabolieten en zijn interne genetica tot op heden bekend. De meest recente ondersoort, L. delbrueckii subsp. indicus werd geïsoleerd uit een Indiase zuivel (1). In tegenstelling, Dr. Stamen Grigorov geïsoleerd L. delbrueckii subsp. bulgaricus van een yoghurtmonster uit 1905.
De eigenschappen die L. delbrueckii definiëren als een homofermentieve melkzuurbacteriën (LAB) worden niet beperkt door het metabole eindproduct D-lactaat en L-lactaat. L. delbrueckii subsp. het is bewezen dat bulgaricus probiotische effecten heeft op mens en dier, waaronder een verbeterde lactosetolerantie en het vermogen om immuunreacties te stimuleren (4, 5, 7). Eerdere debatten tegen deze informatie in twijfel getrokken het vermogen van de laatste om te overleven in lage zure omgevingen en de maagsappen van het menselijk maag-darmkanaal. Een fosfopolysaccharide geproduceerd door L. delbrueckii subsp. bulgaricus heeft de mogelijkheid om fagocytose van macrofagen bij muizen te versterken (4).
Genoomstructuur
het cirkelvormige genoom van Lactobacillus delbrueckii subsp. bugaricus ATCC 11842 werd voltooid in Mei 2006. Het bestaat uit 1.864.998 nucleotiden en heeft een ongewoon hoog G-C-gehalte (49%) in vergelijking met andere soorten van het geslacht Lactobacilli waartoe het behoort. Van de 2.217 genen zijn er 1.562 code voor eiwitten en 533 als pseudogenen (10). De Genomic eigenschappen zoals deze, evenals de patronen van de insertieopeenvolging zijn indicatief van zijn aanpassing in de zuivelindustrie en steunen de theorie van een snelle evolutionaire fase (11).
van de 1.562 genen die coderen voor eiwitten prtB en het lac-operon zijn belangrijk voor de homofermentatieve eigenschappen van L. delbrueckii. Binnen het lac operon zijn de lacS, lacZ, en lacR genen die coderen voor de opname en afbraak van lactose.(3) de codes van het lacS gen voor lactosepermease verantwoordelijk voor de capaciteit om lactose binnen door het membraan te vervoeren. Het belangrijke enzym B-galactosidase dat nodig is voor het lactosemetabolisme wordt gecodeerd in het lacZ-gen. Stroomafwaarts van lacZ is het regulerende gen lacR.
celstructuur en metabolisme
als een grampositieve bacterie L. delbrueckii zijn paarse vlek behoudt onder de gramtest. Uniek aan microben van dit type is een dikke celwand en een celmembraan. De afwezigheid van een buitenmembraan dat als extra barrière functioneert zou een reden voor zijn gevoeligheid voor bacteriofaagaanvallen kunnen zijn (2).proteasen gecodeerd door het prtb-gen worden gevonden verankerd langs de celwand van L. delbrueckii subsp. bulgaricus en lactis ; en hoogstwaarschijnlijk in de subsp. indicus. Het vermogen van de ondersoort om in zuivel te groeien is te danken aan de enzymatische activiteit bij de afbraak van caseïne, waardoor essentiële aminozuren worden blootgesteld aan een constitutieve of induceerbare expressie van het lacZ-gen. (8,4)
Significant voor de vier ondersoorten van L. delbrueckii zijn het aantal en de soorten substraten die het kan metaboliseren. Zoals opgemerkt, zijn dergelijke eigenschappen beperkt tot enzymuitdrukking binnen zijn genoom. L. delbrueckii subsp. bulgaricus en subsp. indicus kan lactose, glucose, fructose en mannose metaboliseren. Naast deze, L. delbrueckii subsp. lactis kataboliseert galactose, sucrose, maltose, trehalose en andere gemodificeerde koolhydraten.(4)
ecologie
als inwoner van gefermenteerde zuivelproducten en producenten van melkzuur Lactobacillus delbrueckii, met uitzondering van L. subsp. delbrueckii, is de oorzaak van zijn lage zure omgeving. De voedingsbehoeften zijn aangepast aan de omgeving van de bacterie; omvat als zodanig maar zijn niet beperkt tot aminozuren, vitaminen, koolhydraten en onverzadigde vetzuren (9). L. delbrueckii heeft een optimale groeitemperatuur van 40-44 °C onder anaërobe omstandigheden (3). Met name L. subsp. bulgaricus heeft een symbiotische relatie met Streptococcus thermophilus aangezien het naast elkaar voorkomt in starter melkzuurbacterieculturen.
pathologie
Lactobacillus delbrueckii is niet pathogeen. In feite wordt het veel gebruikt in de voedingsindustrie en kan worden gevonden in yoghurt, melk, groenten en kazen.
toepassing op biotechnologie
van de vier tot op heden bekende ondersoorten L. delbrueckii subsp. bulgaricus en subsp. lactis zijn het belangrijkst voor de zuivelindustrie, als startculturen voor de productie van gefermenteerde melk, yoghurt en kaas. Economische verliezen zouden aanzienlijk zijn als het fermentatieproces van de veelgebruikte Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus en subsp. lactis werden gehinderd. Zo moet de zuivelindustrie bacteriofagen kunnen detecteren en de productieomstandigheden kunnen aanpassen om een hoge kwaliteit voor veiligheid en houdbaarheid te garanderen (2). Door de symbiotische relatie van L. delbrueckii subsp. bulgaricus met Streptococcus thermophilus de laatste is gelijktijdig onderzocht.
lopend onderzoek
specifieke stammen van lactobacillen hebben mitogene Effecten en helpen bij de proliferatie van miltcellen. Hittebehandelde ys-stammen van L. delbrueckii subspecies bulgaricus en L. acidophilus induceerden rechtstreeks de aanmaak van IgM en IgG door muriene spenocyten en waren afhankelijk van bacterieconcentraties in tegenstelling tot ATCC-stammen. De eerste was het meest effectief in hoeveelheden van 5 × 106 en 2 × 107 Lactobacilli ml-1. Antilichaamconcentraties werden bepaald met ELISA en Fisher ‘ s test. Daarnaast induceerden stammen YS en ATCC van beide Lactobacillisoorten lymfocytenproliferatie. L. delbrueckii subsp. het is aangetoond dat bulgaricus polyclonale B-cellen activeert die zijn aangewezen door de handhaving van hoge antilichaamspiegels na verwijdering van Lactobacilli-antilichamen. (13)
Een studie suggereerde het praktische gebruik van multiplex PCR om bacteriofagen in elk stadium van de fabricage op te sporen. De methode bleek eenvoudig en snel te zijn en garandeerde tegelijkertijd de minimale kwaliteitseisen van de producten. Hoewel de resultaten wijzen op lage hoeveelheden L. delbrueckii Fagen in de gebruikte monsters werd een relatief hogere hoeveelheid S. thermophilus Fagen gevonden. Deze resultaten zijn het gevolg van het toenemende aandeel van S. thermophilus gebruikt in startculturen. (2)
Lactobacillus delbrueckii komt in het algemeen niet voor buiten starterculturen in de zuivelindustrie. De natuurlijke omgeving waaruit het is ontstaan is niet met zekerheid bekend. Een recente studie rapporteerde de isolatie en karakterisering van L. delbrueckii subsp. bulgaricus samen met zijn symbiont Streptococcus thermophilus uit planten in Bulgarije op basis van traditionele yoghurtbereiding. Zeshonderdvijfenzestig plantenmonsters, met de doelplant Cornus mas, werden verzameld op vier locaties buiten menselijke bewoning. Identificatie van de L. subsp. bulgaricus werd bepaald door middel van fenotype-analyse, PULSVELDGELELEKTROFORESE (PFGE) – analyse en PCR-methoden. De culturen steekproeven die bij 45°C groeiden waren staaf gevormd, produceerden d-lactaat, produceerden een fragment van DNA van 1065 basisparen met de inleidingen LB1/LLB1, en toonden proteolytic activiteit. Uit de 665 plantmonsters L. delbrueckii subsp. bulgaricus en of S. thermophilus werden geïsoleerd, een meerderheid daarvan kwam uit Blagoevgrad, Bulgarije. (12)
1)F., Felis, Giovanna E., Castioni, A., Torriani, S., and Germond, J. ” Lactobacillus delbrueckii subsp . indicus subsp. nov., geïsoleerd uit Indiase zuivelproducten”. 2005. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Volume 55. 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 Prokaryotic Species Concept”. Moleculaire Biologie en evolutie. 2003. Deel 20. p. 93-104. M., Callegari, M., Ferrari, S., Bessi, E., Cattibelli, D., Soldi, S., Morelli, L., Feuillerat, N., and Antoine, J. “Survival of yoghurt Bacteria in the Human Gut”. Toegepaste Milieumicrobiologie. 2006. Deel 72. blz. 5113-5117.
6)
7)S., Drescher, K., and Heller, K. ” Survival of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus en Streptococcus thermophilus in het terminale Ileum van Gefistuleerde Gottingen Minipigs. Toegepaste en Milieumicrobiologie. 2001. Volume 67. 4137-4143. 8) C., D. Atlan, B. Blanc, R. Portailer, J. E. Germond, L. Lapierre, en B. Mollet. 1996. “A new cell surface proteinase: sequencing and analysis of the prtb gen from Lactobacillus delbruekii subsp. bulgaricus”. Journal of Bacteriology. 1996. Deel 178. 3059-3065.
9)
10) Center for Biotechnology Information (NCBI) Genome. Lactobacillus delbrueckii subsp. 11842, volledig genoom. 11) de Guchte, M., Penaud, S., Grimaldi, C., Barbe, V., Bryson, K., en anderen. “De volledige genoomvolgorde van Lactobacillus bulgaricus onthult uitgebreide en voortdurende reductieve evolutie”. PNAS. 2006. Deel 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 Microbiologie Letters. 2007. Deel 269. p. 160-169.
13)
uitgegeven door Maryruth Penetrante student van Rachel Larsen
bewerkt door KLB