Caractérisation d'une bactériocine produite par une bactérie lactique Leuconostoc pseudomesenteroides isolée du boza

Lactic acid bacteria inhibit food spoilage bacteria by producing large amounts of lactic acid and growth-inhibiting peptides termed bacteriocins. Bacteriocins are ribosomally synthesized and are usually active against related species including pathogens, in particular Listeria and Enterococcus. We here isolated a bacteriocin produced by a strain called KM432Bz isolated from boza, a fermented drink usually consummed in Balkans, that we identified as a Leuconostoc pseudomesenteroides. Mass spectrometry and Edman degradation analyses performed on the bacteriocin we termed leucocin KM432Bz revealed that this antimicrobial peptide is similar to two class IIa bacteriocins, leucocins A and B and to leucocin A-QU15, discovered recently. The plasmid-located gene cluster involved in this leucocin biosynthesis was identified and analysed. Gene encoding preleucocin KM432Bz is identical to genes encoding preleucocins B and A-QU15. Leucocin KM432Bz purified from Ln. pseudomesenteroides inhibits the growth of related species such as Lactobacillus, Leuconostoc and Weissella as well as pathogenic strains like Listeria, Enterococcus and Streptococcus pneumoniae. The minimal inhibitory concentrations determined for the purified bacteriocin are included in the 0.08-10 μM range. It has also been shown here that the transcription factor s54-dependent phosphotransferase system permease of the mannose family is involved in the sensitivity of Listeria monocytogenes to the potent bacteriocin.Les bactéries lactiques préviennent la contamination de produits alimentaires par des bactéries pathogènes en inhibant leur prolifération, essentiellement par la production d'acide lactique et de peptides antimicrobiens nommés bactériocines. Les bactériocines sont synthétisées par voie ribosomique. Elles sont actives contre des bactéries phylogénétiquement proches incluant des pathogènes tels que Listeria et Enterococcus. Notre étude a porté sur l'isolement et la caractérisation d'une bactériocine produite par la souche KM432Bz isolée d'une boisson fermentée des Balkans, le boza et que nous avons identifiée comme un Leuconostoc pseudomesenteroides. Des analyses structurales par spectrométrie de masse et dégradation d'Edman de la bactériocine produite par Ln. pseudomesenteroides KM432Bz ont montré que sa structure primaire était similaire à celles de deux bactériocines de classe IIa, les leucocines A et B et à la leucocine A-QU15 récemment découverte. Le système génétique impliqué dans la biosynthèse de cette leucocine a été identifié et analysé. Le gène codant la préleucocine KM432Bz est identique à ceux codant les préleucocines B et A-QU15. La leucocine produite par la souche KM432Bz présente un spectre d'activité dirigé contre des espèces proches de la souche productrice telles que Lactobacillus, Leuconostoc et Weissella ainsi que des espèces pathogènes appartenant aux genres Listeria, Enterococcus et Streptococcus avec des concentrations minimales inhibitrices comprises entre 0,08 et 10 μM. Par ailleurs, il a été montré que le facteur de transcription s54, impliqué dans la transcription de la mannose perméase du système phosphotransférase, est impliqué dans la sensibilité de Listeria monocytogenes à cette bactériocine

Caractérisation d une bactériocine produite par une bactérie lactique Leuconostoc pseudomesenteroides isolée du boza

Les bactéries lactiques préviennent la contamination de produits alimentaires par des bactéries pathogènes en inhibant leur prolifération, essentiellement par la production d acide lactique et de peptides antimicrobiens nommés bactériocines. Les bactériocines sont synthétisées par voie ribosomique. Elles sont actives contre des bactéries phylogénétiquement proches incluant des pathogènes tels que Listeria et Enterococcus. Notre étude a porté sur l isolement et la caractérisation d une bactériocine produite par la souche KM432Bz isolée d'une boisson fermentée des Balkans, le boza et que nous avons identifiée comme un Leuconostoc pseudomesenteroides. Des analyses structurales par spectrométrie de masse et dégradation d Edman de la bactériocine produite par Ln. pseudomesenteroides KM432Bz ont montré que sa structure primaire était similaire à celles de deux bactériocines de classe IIa, les leucocines A et B et à la leucocine A-QU15. Le système génétique impliqué dans la biosynthèse de cette leucocine a été identifié et analysé. Le gène codant la préleucocine KM432Bz est identique à ceux codant les préleucocines B et A-QU15. La leucocine produite par la souche KM432Bz présente un spectre d activité dirigé contre des espèces proches de la souche productrice ainsi que des espèces pathogènes appartenant aux genres Listeria, Enterococcus et Streptococcus avec des concentrations minimales inhibitrices comprises entre 0,08 et 10 M. Par ailleurs, il a été montré que le facteur de transcription sigma 54 impliqué dans la transcription de la mannose perméase du système phosphotransférase, est impliqué dans la sensibilité de Listeria monocytogenes à cette bactériocinePARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

Characterization of leucocin B-KM432Bz from Leuconostoc pseudomesenteroides isolated from boza, and comparison of its efficiency to pediocin PA-1.

A bacteriocin-producing bacterium was isolated from boza and identified as Leuconostoc pseudomesenteroides KM432Bz. The antimicrobial peptide was purified and shown to be identical to other class IIa bacteriocins: leucocin A from Leuconostoc gelidum UAL-187 and Leuconostoc pseudomesenteroides QU15 and leucocin B from Leuconostoc carnosum Ta11a. The bacteriocin was named leucocin B-KM432Bz. Leucocin B-KM432Bz gene cluster encodes the bacteriocin precursor (lcnB), the immunity protein (lcnI) and the dedicated export machinery (lcnD and lcnE). A gene of unknown and non-essential function (lcnC), which is interrupted by an insertion sequence of the IS30 family, is localized between lcnB and lcnD. The activity of leucocin B-KM432Bz requires subunit C of the EII(t) Man mannose permease, which is the receptor for entry into target cells. The determination of the minimum inhibitory concentrations revealed the lowest values for leucocin B-KM432Bz over Listeria strains, with 4 to 32 fold better efficiency than pediocin PA-1

Characterization of Leucocin B-KM432Bz from Leuconostoc pseudomesenteroides isolated from Boza, and comparison of its efficiency to Pediocin PA-1

Publication of this article was funded by the Stellenbosch University Open Access Fund.The original publication is available at http://www.plosone.org/A bacteriocin-producing bacterium was isolated from boza and identified as Leuconostoc pseudomesenteroides KM432Bz. The antimicrobial peptide was purified and shown to be identical to other class IIa bacteriocins: leucocin A from Leuconostoc gelidum UAL-187 and Leuconostoc pseudomesenteroides QU15 and leucocin B from Leuconostoc carnosum Ta11a. The bacteriocin was named leucocin B-KM432Bz. Leucocin B-KM432Bz gene cluster encodes the bacteriocin precursor (lcnB), the immunity protein (lcnI) and the dedicated export machinery (lcnD and lcnE). A gene of unknown and non-essential function (lcnC), which is interrupted by an insertion sequence of the IS30 family, is localized between lcnB and lcnD. The activity of leucocin B-KM432Bz requires subunit C of the EIIt Man mannose permease, which is the receptor for entry into target cells. The determination of the minimum inhibitory concentrations revealed the lowest values for leucocin B-KM432Bz over Listeria strains, with 4 to 32 fold better efficiency than pediocin PA-1.Stellenbosch UniversityPublishers' versio

Inhibitory spectrum of cell-free culture supernatant of <i>Leuc. pseudomesenteroides</i> KM432Bz against various target strains.

a<p>LB, Luria-Bertani broth; MRS, de Man Rogosa Sharpe; BHI, Brain heart infusion; TSYE, Trypticase soy yeast extract,</p>b<p>Inhibition halos were measured by radial diffusion assays (+: Inhibition halo; -: No inhibition).</p

Reversed-phase HPLC elution profile of the 40% isopropanol Sep-Pak fraction.

<p>Separation was performed on an ODS2 Inertsil column under a gradient of 0 to 100% acetonitrile in 0.1% aqueous trifluoroacetic acid (dashed line). Arrow indicates the active fraction against <i>Lact. sakei</i> subsp. <i>sakei</i> CIP 103139 and <i>L. ivanovii</i> subsp. <i>ivanovii</i> CIP 78.42.</p

Mass spectrometry analysis of leucocin B-KM432Bz.

<p>(a) MALDI-TOF MS spectrum of the purified leucocin B-KM432Bz showing a single [M+H]⁺ ion at <i>m/z</i> 3932; (b) ESI-MS spectrum of the RP-HPLC fraction containing leucocin B-KM432Bz that exhibits [M+5H]⁵⁺ and [M+4H]⁴⁺ ions.</p

Growth of strain KM432Bz and bacteriocin production in MRS broth.

<p>Antimicrobial activity of cell-free supernatants is evaluated by radial diffusion assay against <i>Lact. sakei</i> subsp. <i>sakei</i> CIP 103139 and measure of the inhibition halos (▪). For the inhibition halos, standard deviation values are less than 2% and are not indicated. Values of optical density (⧫) are presented as the mean of three independent experiments with standard error of the mean.</p

Minimal Inhibitory Concentrations^a (nM) of purified leucocin B-KM432Bz and pediocin PA-1 on sensitive strains.

a<p>The MIC is defined as the lowest bacteriocin concentration for which no growth could be observed,</p>b<p>Pediocin used in this study was purchased from Sigma (P0098).</p

Alignment of amino acid sequences of class IIa bacteriocin precursors related to leucocin B-432Bz.

<p>Amino acid sequence of leucocin B-KM432Bz precursor (this study) was aligned class IIa bacteriocin precursors from <i>Leuconostoc</i>: leucocin A-UAL187, leucocin A-QU15, leucocin B-Ta11a, mesentericin Y105 and pediocin PA-1 from <i>Ped. acidilactici</i> (UniProtKB database accession numbers P34034, D7UPI7, Q53446, P38577, and P29430). Bold letters show the sequence of the mature bacteriocin and italics indicate the sequence of the leader peptide. The sequence of the leader peptide and the identification of leucine residue of leucocin B-KM432Bz were obtained by translation of the nucleotide sequence. Light grey background highlights the typical class IIa bacteriocin consensus sequence. Cysteines involved in the formation of the disulfide bridges are shown on dark grey background. The amino acid sequence of leucocin B-KM432Bz determined by Edman degradation is underlined. The amino acid sequence obtained by MS/MS fragmentation is indicated by a broken line. Arrow indicates the GluC endoproteinase cleavage site.</p