S-layer de Lactobacillus acidophilus : caracterización y análisis funcional

• Autores: Prado Acosta, Mariano
• Año de publicación: 2010
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Ruzal, Sandra M.
• Materia: LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS; S-LAYER; PROBIOTICOS; NISINA; ESTRES OSMOTICO; LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS; S-LAYER; PROBIOTICS; NISIN; OSMOTIC STRESS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Las S-layers son estructuras externas de una sola especie de (glico) proteína, Se calcula que aproximadamente 5×105 monómeros de la proteína S-layers son necesarios cubrir una célula bacilar procariótica. Las funciones biológicas que se han sugerido para las S-layer son aún hipotéticas y requieren de mayor comprobación experimental. Se las asocia con roles de protección contra enzimas hidrolíticas, cambios de pH y estrés, la captación de moléculas y iones. Otra posible función que cumplirían sería la de adhesina, facilitando que la bacteria se adhiera a distintas superficies y ayudar a mantener la forma y rigidez de la célula. Durante el transcurso de mi tesis de Doctorado, he elegido a la proteína S-layer de Lactobacillus acidophilus, la opción de este microorganismo se debió a las características probióticas y la importancia del mismo en la industria alimentaria. Se caracterizó una nueva función biológica para la proteína S-layer de Lactobacillus acidophilus ATCC4356 que no había sido descripta previamente. La capacidad de murein-hidrolasa es una característica nueva que cumpliría un rol adaptativo en esta bacteria. La actividad lítica de la proteína S-layer de demostró sobre la pared celular y células enteras de Salmonella entérica serovar Newport el cual fue usada como patógeno modelo. Esta actividad respaldaría la característica probiótica de la cepa de Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 (Prado Acosta et al. 2008). También se utilizó a la S-layer como compuesto sinérgico con el antibiótico nisina, esto sirvió para disminuir la concentración inhibitoria minima casi un 50 % en organismos patógenos del tracto intestinal como Bacillus cereus y Staphylococcus aureus (Prado Acosta et al. 2009). Nuestros resultados también mostraron una variación de la expresión de S-layer en Lactobacillus acidophilus creciendo en condiciones de alta salinidad y se mostró que son de gran importancia para la supervivencia de la célula en estas condiciones.
Lactobacillus acidophilus is one of the major species found in human intestines. Some strains of lactobacilli are believed to be probiotic and are extremely used in food industry Many species of the genus Lactobacillus possess S-layers, this proteins are arrays composed of a single protein that constitute the outermost cell envelope in numerous Bacteria, they have been considered to function as protective coats, cell shape determinants, and be involved in cell adhesion. To date several studies focus on the structure of S-layers, but their biological functions remain poorly understood. Zymogram analysis with cell-wall extracted from Salmonella enterica serovar Newport as substrate revealed a true uncharacterized lytic activity coincident with that identified by western blot. This activity was also observed with both cell wall and whole cells. The analysis of the peptidoglycan breakage products showed an increase of free amino- acids suggesting that this S-layer acts as an endopeptidase. This gene was sequenced and showed 99% homology with other slpA from Lb. acidophilus strains and in silico analysis of the deduced protein showed a C-terminal motif which aligned with murein hydrolases of several Lactobacillus strains. The C-terminal motif was cloned and expressed in Bacillus subtilis where it conserved the murein hydrolase activity. Due to this enzymatic activity we show that in combination with nisin they act synergistically to inhibit the growth of Salmonella, Staphylococcus and Bacillus. We postulate that S-layer enhanced nisin incorporation into the cell membrane enabling it to penetrate the cell wall resulting in increased inhibitory activity. We also proved the S-layer protein is essential in the adaptation of the Lactobacillus during osmotic stress. We analyzed the role of the S-layer by exposing cells to osmotic stress, we found an over expression in this condition demonstrate by Western blot and real time PCR to quantify mRNA. We also tested the growth aptitude of Lactobacillus acidophilus in high osmotic conditions with and without S-layer protein showing its importance in the adaptation to this kind of stress.
Fil: Prado Acosta, Mariano. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.