Biochimie & Biochimie Analytique

Abstrait

Congrès Biotechnologie 2015 : Influence des conditions de croissance (température et apport d'oxygène) sur la sorption du manganèse(II) par des bactéries Lactococcus lactisvar.lactis viables et autoclavées NCIMB 6681 - Sandra BorkowskaHeurtaux - Glasgow Caledonian University

Sandra Borkowska-Heurtaux, Colin Hunter et Alistair Sutherland

Le manganèse (II) est un élément essentiel nécessaire à la croissance et au développement normaux des humains, des animaux et des plantes, mais il a tendance à s'accumuler dans certains organismes, ce qui conduit à des niveaux plus élevés, potentiellement toxiques, dans la chaîne alimentaire. Les propriétés de sorption de Mn2+ de Lactococcus lactis var. lactis, une bactérie non pathogène largement utilisée dans l'industrie laitière, ont été étudiées en fonction de quatre conditions de croissance : les cellules ont été cultivées en aérobiose et avec une teneur en oxygène réduite à 30°C et 37°C. De plus, les propriétés de biosorption des cellules vivantes et autoclavées ont été comparées. L. lactis a montré une capacité très compétitive à sorber le Mn2+ sur 5 jours et les dérives de pH dans les suspensions expérimentales ont démontré une implication des mécanismes d'échange d'ions dans la sorption du Mn2+. La viabilité de L. lactis pendant les expériences de sorption a été étudiée par des dilutions en série et des méthodes de comptage sur plaque, la plus forte diminution du nombre de cellules étant observée à 24 et 72 heures de contact. Français La capacité de sorption de L. lactis vivante cultivée dans quatre conditions différentes vers le Mn(II) variait de 34 à 50 mg/gdw. La biomasse autoclavée a montré une capacité de sorption bien plus faible (20 à 39 mg/gdw), mais cette plage fait partie des capacités d'élimination les plus élevées vers le Mn2+ observées dans des études précédentes utilisant diverses biomasses (non vivantes). Les résultats obtenus sont le premier rapport montrant la sorption de Mn2+ par des cellules viables et autoclavées de L. lactis en fonction de différentes conditions de croissance et de charges métalliques. Il s'agit également de l'un des premiers travaux étudiant la différence entre les cellules microbiennes viables et mortes. La bactériocine ST34BR, un petit polypeptide de 2,9 kDa délivré par Lactococcus lactis subsp. Français lactis ST34BR, empêche le développement d'Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus aureus. Le stock MRS, acclimaté à un pH de 6,0 a donné 6 400 UA/ml, contre 400 UA/ml enregistrées dans le stock BHI, le stock M17, 10 % (p/v) de lait de soja et 8 % et 10 % (p/v) de mélasse. À un pH de 4,5, seulement 800 UA/ml ont été délivrées. Au vu d'études similaires sur le stock MRS, sans azote naturel, amélioré par divers mélanges de tryptone, de concentré de viande et de levure séparée, la tryptone a été identifiée comme le composé azoté revigorant. Français La production sous l'effet de 20 g/l de glucose, de maltose, de mannose ou de saccharose a donné des niveaux de bactériocine de 6 400 AU/ml, bien qu'une concentration similaire de lactose et de fructose ait donné 3 200 AU/ml et 1 600 AU/ml, séparément. Aucune différence dans l'action de la bactériocine ST34BR n'a été enregistrée dans le stock MRS amélioré avec 2 g/l de K2HPO4 et 2 g/l, 5 g/l, 10 g/l ou 50 g/l de KH2PO4. Néanmoins, 20 g/l de KH2PO4 ont augmenté la production de bactériocine ST34BR à 12 800 AU/ml. Le glycérol à 1 g/l à 10 g/l dans le stock MRS a diminué le mouvement de la bactériocine à 3 200 AU/ml, tandis que 20 g/l et 50 g/l n'ont donné que 1 600 AU/ml. La proximité de la cyanocobalamine, de l'acide ascorbique L - carnitine, de la thiamine et du dl- carnitine 6,8 - carnitineL'oxygène est un déterminant important de l'endurance et de la mortalité des formes de vie consommatrices d'oxygène. Pour l'anaérobie facultatif Lactococcus lactis, l'oxygène affecte efficacement à la fois la croissance et l'endurance. Nous montrons ici que l'oxygène peut être utile à L. lactis si l'hème est disponible dans l'air circulant pendant la croissance. La période de croissance est allongée et l'endurance à long terme est particulièrement améliorée par rapport aux résultats obtenus dans les conditions de vieillissement standard. Nous avons pensé que l'amélioration de la croissance et de l'endurance pourrait être due à la capacité de L. lactis à respirer. Pour tester cette idée, nous avons affirmé que le comportement métabolique des lactocoques sous l'effet de l'oxygène et de l'hémine est fiable avec la respiration et est le plus exprimé tard dans le développement. Nous avons ensuite utilisé une méthode génétique pour traiter ce qui suit. (I) La protéine cydA, codant pour la cytochrome d oxydase, est nécessaire à la respiration et joue un rôle direct dans l'utilisation de l'oxygène. L'expression de cydA est induite tardivement dans le développement dans des conditions de respiration. (ii) La protéine hemZ, codant pour la ferrochélatase, qui transforme la protoporphyrine IX en hème, est nécessaire à la respiration si le précurseur, par opposition au dernier élément d'hème, est présent dans le milieu. Étonnamment, l'endurance améliorée par la respiration est observée dans une souche inadéquate en superoxyde dismutase, un résultat qui souligne les différences physiologiques entre les lactocoques en maturation et en respiration. Ces études confirment la digestion respiratoire chez L. lactis et suggèrent que cet être vivant pourrait être mieux adapté à la respiration qu'à la digestion fermentative traditionnelle. Les effets cellulaires toxiques de l'oxygène sont un point central du vieillissement et de la mortalité. L'intoxication par l'oxygène est attribuée à l'action d'espèces réceptives à l'oxygène qui attaquent les protéines, les lipides et les acides nucléiques. Les effets de l'oxygène ont été largement étudiés grâce à l'utilisation de modèles bactériens, principalement avec la bactérie à respiration facultative Escherichia coli.

In this model, breath itself is embroiled as a wellspring of oxidative harm in E. coli. It has been proposed that the shutdown of breath in supplement constrained conditions may diminish responsive oxygen species levels and in this way improve E. coli endurance. Ongoing proof further recommends that endurance is supported by moving cells to anaerobic conditions during passage into fixed stage. Current data on the impacts of oxygen is predominantly founded on breathing living beings. In that capacity, the subject of what anaerobes do within the sight of oxidative pressure has been investigated close to nothing. It is assumed that these creatures adapt to worry similarly as aerobes, then again, actually their barrier frameworks, which may incorporate superoxide dismutases (SODs) and catalases, might be progressively restricted. Be that as it may, there has been no exhibition to date that reactions of anaerobes to an oxidative domain are unsurprising from the conduct of breathing microbes. The impacts of oxygen have been analyzed with Lactococcus lactis, a gram-positive facultative anaerobe with a fermentative digestion that can utilize various sugars to create essentially l-(+)- lactic corrosive. Oxygenation of societies brings about a changed redox state and more prominent NADH oxidase action; as a result, sugar aging is moved toward blended aging, and acidic corrosive, formic corrosive, CO2, ethanol, and acetoin, just as lactic corrosive, are created. Regardless of its grouping as an anaerobe and studies that have concentrated almost altogether on its fermentative digestion, results got around 30 years prior proposed that L. lactis can experience respiratory development, given that heme is added to circulated air through societies; this view was upheld by an exhibition of adjusted metabolic final results, cytochrome arrangement, and hemin-subordinate oxygen take-up. Nonetheless, later investigations of a L. lactis subsp. diacetylactis strain proposed that breath doesn't happen under these conditions, as cytochromes couldn't be recognized.

To date this inquiry has not been additionally investigated, and the results of respiratory development have not been examined. The harmful impacts of oxygen on L. lactis development and endurance have been uncovered by a few examinations under maturation conditions. Development is supposedly restrained by oxygen, and delayed air circulation of lactococcal societies can prompt cell passing and DNA corruption. Oxygen harmfulness might be because of development of hydrogen peroxide and hydroxyl radicals. In contrast to E. coli, L. lactis has a solitary SOD and no catalase. It was discovered that the expansion of exogenous catalase improved endurance of L. lactis cells presented to oxygen. These outcomes recommend that L. lactis may not be completely prepared to withstand the poisonous impacts of an oxidative domain.

Nos recherches sur la nocivité de l'oxygène nous ont conduit à décortiquer les effets positifs de l'expansion de la catalase exogène sur la croissance et l'endurance de L. lactis. Comme la catalase contient un noyau hémique (dans lequel le fer est complexé avec un atome de porphyrine), nous avons d'abord analysé les effets de l'oxygène au niveau de l'hème. Nous avons affirmé que L. lactis est capable de développer une croissance respiratoire, en accord avec des travaux antérieurs. Les conditions respiratoires entraînent une croissance améliorée et une augmentation spectaculaire de l'endurance à long terme par rapport à la croissance dans des conditions de vieillissement normales. Les phénotypes observés nécessitent une protéine cydA intacte, qui code la cytochrome d oxydase. Dans des conditions respiratoires, la maturation se produit au début du développement, tandis que la respiration est plus importante au cours de la phase exponentielle tardive. (Une relation orale sous-jacente de la respiration et de ses effets sur les lactocoques a été présentée pour la première fois lors de la conférence sur l'acide lactique à Veldhoven, en Hollande, en septembre 1999.