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); Lactobacillus delbrueckii
gatunki
NCBI: Taksonomia
Lactobacillus delbrueckii
subspecies: bulgaricus, lactis, delbrueckii, and indicus
opis i znaczenie
Lactobacillus us delbrueckii jest bakterią w kształcie pręta, gram-dodatnią, bezruchową. Typowe dla gatunku jest jego zdolność do fermentacji substratów cukrowych do produktów kwasu mlekowego w warunkach beztlenowych. Jako takie, L. delbrueckii znajdują się na ogół w produktach mlecznych, takich jak jogurt, mleko i ser z wyjątkiem L. delbrueckii subsp. delbruecki zamieszkujący źródła roślinne (3). Wyróżnia się cztery podgatunki zróżnicowane pod względem metabolitów i znanych do tej pory genetyk wewnętrznych. Ostatni zaakceptowany podgatunek, L. delbrueckii subsp. indicus został wyizolowany z indyjskiej mleczarni (1). Natomiast dr Stamen Grigorov wyodrębnił L. delbrueckii subsp. bulgaricus z próbki jogurtu w 1905 roku.
właściwości definiujące L. delbrueckii jako homofermentujące bakterie kwasu mlekowego (LAB) nie są ograniczone przez metaboliczny produkt końcowy d-mleczan i L-mleczan. L. delbrueckii subsp. udowodniono, że bulgaricus ma wpływ probiotyczny na ludzi i zwierzęta, który obejmuje lepszą tolerancję laktozy i jej zdolność do stymulowania odpowiedzi immunologicznych (4, 5, 7). Poprzednie debaty przeciwko tym informacjom kwestionowały zdolność tych ostatnich do przetrwania w środowiskach o niskiej kwasowości i sokach żołądkowych ludzkiego przewodu pokarmowego. Fosfopolisacharyd produkowany przez L. delbrueckii subsp. bulgaricus ma zdolność do nasilania fagocytozy makrofagów u myszy (4).
struktura genomu
okrągły Genom Lactobacillus delbrueckii subsp. bugaricus ATCC 11842 został ukończony w Maju 2006 roku. Składa się z 1 864 998 nukleotydów, ma niezwykle wysoką zawartość G-C (49%) w porównaniu do innych gatunków z rodzaju Lactobacilli, do których należy. Spośród 2217 genów 1562 koduje białka, a 533 jako pseudo geny (10). Cechy genomowe takie jak te, jak również wzorce sekwencji insercyjnej wskazują na jego adaptację w przemyśle mleczarskim i wspierają teorię szybkiej fazy ewolucyjnej (11).
spośród 1562 genów kodujących białka prtB i lac operon są ważne dla homofermentacyjnych właściwości L. delbrueckii. W obrębie lac operon znajdują się geny lacS, lacZ i lacR kodujące wychwyt i rozkład laktozy.(3)kody genów lacS dla laktozy permeazy odpowiedzialne za zdolność do transportu laktozy przez błonę. Ważny enzym B-galaktozydaza niezbędny do metabolizmu laktozy jest kodowany w genie lacZ. Poniżej lacza znajduje się gen regulacyjny lacR.
struktura komórkowa i metabolizm
jako bakteria gram-dodatnia L. delbrueckii zachowuje swoją purpurową plamę pod testem grama. Unikalne dla drobnoustrojów tego typu jest gruba ściana komórkowa i błona komórkowa. Brak zewnętrznej błony, która działa jako dodatkowa bariera, może być powodem jej wrażliwości na ataki bakteriofagów (2).
proteazy kodowane przez gen prtB znajdują się zakotwiczone wzdłuż ściany komórkowej L. delbrueckii subsp. bulgaricus i lactis; i najprawdopodobniej w subsp. indicus. Zdolność podgatunku do wzrostu w nabiale zawdzięcza aktywności enzymatycznej w rozkładzie kazeiny w celu ujawnienia aminokwasów egzogennych, dodatkowo do konstytutywnej lub induktywnej ekspresji genu lacZ. (8,4)
istotne dla czterech podgatunków L. delbrueckii jest liczba i rodzaje substratów, które może metabolizować. Jak zauważono, takie właściwości są ograniczone do ekspresji enzymu w jego genomie. L. delbrueckii subsp. bulgaricus and subsp. indicus może metabolizować laktozę, glukozę, fruktozę i mannozę. Oprócz nich, L. delbrueckii subsp. lactis katabolizuje galaktozę, sacharozę, maltozę, trehalozę i inne zmodyfikowane węglowodany.(4)
Ekologia
jako mieszkaniec fermentowanych produktów mlecznych i producent kwasu mlekowego Lactobacillus delbrueckii, z wyjątkiem L. subsp. delbrueckii, jest przyczyną niskiej kwaśności środowiska. Wymagania żywieniowe są dostosowane do środowiska bakterii; jako takie obejmują między innymi aminokwasy, witaminy, węglowodany i nienasycone kwasy tłuszczowe (9). L. delbrueckii ma optymalną temperaturę wzrostu 40-44 °C w warunkach beztlenowych (3). Konkretnie, L. subsp. bulgaricus ma symbiotyczny związek ze Streptococcus thermophilus, ponieważ współwystępuje w początkowych kulturach bakterii kwasu mlekowego.
patologia
Lactobacillus delbrueckii jest niepatogenna. W rzeczywistości jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym i można go znaleźć w jogurtach, mlekach, warzywach i serach.
zastosowanie do biotechnologii
czterech znanych dotychczas podgatunków L. delbrueckii subsp. bulgaricus and subsp. lactis są najważniejsze dla przemysłu mleczarskiego, jako kultury starterowe do produkcji sfermentowanego mleka, jogurtu i sera. Straty ekonomiczne byłyby znaczące, gdyby proces fermentacji szeroko stosowanego Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and subsp. lactis były utrudnione. W związku z tym przemysł mleczarski musi być w stanie wykryć bakteriofagi i dostosować warunki produkcji w celu zapewnienia wysokiej jakości bezpieczeństwa i trwałości (2). Ze względu na symbiotyczne pokrewieństwo L. delbrueckii subsp. bulgaricus z Streptococcus thermophilus ten ostatni był badany jednocześnie.
obecne badania
wykazały, że specyficzne szczepy bakterii Lactobacilli mają działanie mitogenne i pomagają w proliferacji komórek śledziony. Poddane obróbce cieplnej szczepy Ys podgatunków L. delbrueckii bulgaricus i L. acidophilus bezpośrednio indukowały wytwarzanie IgM i IgG przez mysie spenocyty i były zależne od stężenia bakterii w przeciwieństwie do szczepów ATCC. Pierwszy z nich był najbardziej skuteczny w ilościach 5×106 i 2 × 107 pałeczek kwasu mlekowego ml–1. Stężenia przeciwciał oznaczano za pomocą testu ELISA i testu Fishera. Ponadto szczepy YS I ATCC obu gatunków pałeczek kwasu mlekowego wywołały proliferację limfocytów. L. delbrueckii subsp. wykazano, że bulgaricus aktywuje poliklonalne komórki B, co wynika z utrzymania wysokiego poziomu przeciwciał po usunięciu przeciwciał Lactobacilli. (13)
badanie sugerowało praktyczne zastosowanie multiplex PCR do wykrywania bakteriofagów na każdym etapie produkcji. Metoda okazała się prosta i szybka, a jednocześnie gwarantowała minimalne wymagania jakościowe produktów. Chociaż wyniki wskazywały na małe ilości L. fagi delbrueckii w użytych próbkach stwierdzono stosunkowo większą ilość fagów S. thermophilus. Wyniki te są konsekwencją rosnącego odsetka S. thermophilus stosowanego w kulturach starterowych. (2)
Lactobacillus delbrueckii, ogólnie rzecz biorąc, nie można znaleźć poza kulturami starterowymi w przemyśle mleczarskim. Środowisko naturalne, z którego pochodzi, nie jest na pewno znane. Ostatnie badania opisały izolację i charakterystykę L. delbrueckii subsp. bulgaricus wraz ze swoim symbiontem Streptococcus thermophilus z roślin w Bułgarii na bazie tradycyjnego przygotowania jogurtu. 665 próbek roślin, z docelową rośliną Cornus mas, Pobrano z czterech miejsc oddalonych od ludzkiego mieszkania. Identyfikacja L. subsp. bulgaricus oznaczano za pomocą analizy fenotypu, elektroforezy w żelu impulsowym (PFGE) i metod PCR. Próbki hodowli, które rosły w temperaturze 45°C, miały kształt pręta, wytwarzały d-mleczan, wytwarzały fragment DNA 1065 par zasad z starterami LB1/LLB1 i wykazywały aktywność proteolityczną. Z 665 próbek roślin L. delbrueckii subsp. bulgaricus i lub S. thermophilus były izolowane, z których większość pochodziła z Blagoevgradu w Bułgarii. (12)
1)F., Felis, Giovanna E., Castioni, A., Torriani, S., and Germond, J. „Lactobacillus delbrueckii subsp. indicus subsp. listopad, wyizolowane z indyjskich produktów mlecznych”. 2005. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Tom 55. S. 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 Prokariotic Species Concept”. Biologia molekularna i ewolucja. 2003. Tom 20. S. 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”. Stosowana Mikrobiologia Środowiskowa. 2006. Tom 72. P. 5113-5117.
6)
7)S., Drescher, K., and Heller, K. „Survival of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus w końcowej części jelita krętego Minipigs Gottingen. Mikrobiologia stosowana i środowiskowa. 2001. Tom 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”. Journal of Bacteriology. 1996. Tom 178. P. 3059-3065.
9)
10)Genom Centrum Informacji biotechnologicznej (NCBI). Lactobacillus delbrueckii subsp. 11842, kompletny Genom.
11)de Guchte, M., Penaud, S., Grimaldi, C., Barbe, V., Bryson, K. i inni. „The complete genome sequence of Lactobacillus bulgaricus reveals extensive and ongoing reductive evolution”. PNAS. 2006. Tom 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. Tom 269. S. 160-169.
13)
pod redakcją Maryruthe studentki Rachel Larsen
pod redakcją KLB