Targeted depletion of pks+ bacteria from a fecal microbiota using specific antibodies

The pks island is one of the most prevalent pathogenicity islands among the Escherichia coli strains that colonize the colon of colorectal carcinoma (CRC) patients. This pathogenic island encodes the production of a nonribosomal polyketide-peptide named colibactin, which induces double-strand breaks in DNA molecules. Detection or even depletion of this pks-producing bacteria could help to understand the role of these strains in the context of CRC. In this work, we performed a large-scale in silico screening of the pks cluster in more than 6,000 isolates of E. coli. The results obtained reveal that not all the pks-detected strains could produce a functional genotoxin and, using antibodies against pks-specific peptides from surface cell proteins, a methodology for detection and depletion of pks+ bacteria in gut microbiotas was proposed. With our method, we were able to deplete a human gut microbiota of this pks+ strains, opening the door to strain-directed microbiota modification and intervention studies that allow us to understand the relation between these genotoxic strains and some gastrointestinal diseases. The human gut microbiome has also been hypothesized to play a crucial role in the development and progression of colorectal carcinoma (CRC). Between the microorganisms of this community, the Escherichia coli strains carrying the pks genomic island were shown to be capable of promoting colon tumorigenesis in a colorectal cancer mouse model, and their presence seems to be directly related to a distinct mutational signature in patients suffering CRC. This work proposes a novel method for the detection and depletion of pks-carrying bacteria in human gut microbiotas. In contrast to methods based on probes, this methodology allows the depletion of low-abundance bacterial strains maintaining the viability of both targeted and non-targeted fractions of the microbiota, allowing the study of the contribution of these pks-carrying strains to different diseases, such as CRC, and their role in other physiological, metabolic or immune processes.This work was supported by the Spanish “Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad” (Grant AGL2016-78311-R and contract BES-2017-080978, funded by AEI/FEDER, UEAGL2016-78311-R); the Asociación Española Contra el Cáncer (“Obtención de péptidos bioactivos contra el Cáncer Colo-Rectal a partir de secuencias genéticas de microbiomas intestinales”, Grant PS-2016 and by the Asturias Regional Plan I+D+i for research groups (FICYT-IDI/2018/000236, funded by PCTI Gobierno del Principado de Asturias/FEDER, UE). This study was also supported by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) under the scope of the strategic funding of UID/BIO/04469/2013 unit and COMPETE 2020 (POCI-01-0145-FEDER006684). SING group thanks CITI (Centro de Investigación, Transferencia e Innovación) from the University of Vigo for hosting its IT infrastructure. A.B.M. was supported by a predoctoral contract from the AECC. Borja Sánchez and Abelardo Margolles are on the scientific board and are co-founders of Microviable Therapeutics SL. The other authors have no competing interests. Results presented in this paper are protected under European Patent EP19383077 (WO2021110833A1 and US20230029322A1; Tools and methods to detect and isolate colibactin producing bacteria).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Reply: “Letter to the editor Re: Diaz M., et al. Nutrients 2018, 10, 1481”

The objective of this letter of reply is to provide answers to the doubts and critical issues that Martín Martinez and López Liñan [...

Isoflavonas de soja y poblaciones microbianas intestinales: identificación y caracterización de microorganismos involucrados en su metabolismo

Los efectos beneficiosos de la soja en la salud se atribuyen a su alto contenido en proteínas de gran valor biológico y a su contenido en isoflavonas. Las isoflavonas son polifenoles con similitud química con el 17-β-estradiol que poseen actividad estrogénica. En las plantas las isoflavonas se encuentran conjugadas con azúcares en forma de glucósidos. La desglicosilación de los glucósidos de la soja libera las correspondientes agliconas, con mayor biodisponibilidad y actividad que los glucósidos. Las agliconas se metabolizan en el intestino dando lugar a compuestos con mayor actividad biológica (como el equol a partir de la daidzeína) o inactivos (como el O-DMA). Poco se conoce de las rutas y los microorganismos involucrados en este metabolismo. Al igual que otros polifenoles, las isoflavonas (o sus metabolitos) muestran cierta actividad antimicrobiana. Algunos metabolitos podrían también promover el desarrollo de determinados biotipos. La modulación de las poblaciones intestinales podría ser uno de los mecanismos de los efectos beneficiosos de las isoflavonas en la salud. En este contexto, la Tesis Doctoral que aquí se presenta ha perseguido dos objetivos principales: (i) estudiar el efecto de la ingesta de isoflavonas sobre las poblaciones microbianas intestinales y su metabolismo y (ii) identificar y seleccionar microorganismos que activen las isoflavonas y que puedan emplearse como cultivos iniciadores funcionales. Ante la falta de metodología, fue necesario también mejorar o desarrollar métodos de extracción, detección y cuantificación de las isoflavonas y sus metabolitos a partir de muestras biológicas humanas.The study was supported by projects from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness to B.M. (ref. AGL2011-24300-ALI and AGL-2014-57820-R) and to M.V.M.-A. (ref.AGL2012-40172-C02-01). L.G. was supported by a research contract of FPI Program from MINECO (ref. BES-2012-062502), and A.B.F. and A.M.J.-G. were supported by research contracts of JAE-Doc Program from CSIC.Peer reviewe

Isoflavones and microbial intestinal populations: identification characterization of microorganism involved in their metabolism

Tesis con mención internacional. Tesis doctoral por el sistema de compendio de publicacionesLos efectos beneficiosos de la soja en la salud se atribuyen a su alto contenido en proteínas de gran valor biológico y a su contenido en isoflavonas. Las isoflavonas son polifenoles con similitud química con el 17-β-estradiol que poseen actividad estrogénica. En las plantas las isoflavonas se encuentran conjugadas con azúcares en forma de glucósidos. La desglicosilación de los glucósidos de la soja libera las correspondientes agliconas, con mayor biodisponibilidad y actividad que los glucósidos. Las agliconas se metabolizan en el intestino dando lugar a compuestos con mayor actividad biológica (como el equol a partir de la daidzeína) o inactivos (como el O-DMA). Poco se conoce de las rutas y los microorganismos involucrados en este metabolismo. Al igual que otros polifenoles, las isoflavonas (o sus metabolitos) muestran cierta actividad antimicrobiana. Algunos metabolitos podrían también promover el desarrollo de determinados biotipos. La modulación de las poblaciones intestinales podría ser uno de los mecanismos de los efectos beneficiosos de las isoflavonas en la salud. En este contexto, la Tesis Doctoral que aquí se presenta ha perseguido dos objetivos principales: (i) estudiar el efecto de la ingesta de isoflavonas sobre las poblaciones microbianas intestinales y su metabolismo y (ii) identificar y seleccionar microorganismos que activen las isoflavonas y que puedan emplearse como cultivos iniciadores funcionales. Ante la falta de metodología, fue necesario también mejorar o desarrollar métodos de extracción, detección y cuantificación de las isoflavonas y sus metabolitos a partir de muestras biológicas humanas. Entre los resultados más importantes, podemos mencionar el desarrollo de un método de extracción en fase sólida y separación por cromatografía líquida de ultra-alto rendimiento (UHPLC) para el análisis simultáneo de agliconas y equol. Se desarrolló también un método de UPLC acoplado a espectrometría de masas de ionización por electroespray (UPLC-ESI-MS/MS) para detectar en heces compuestos de naturaleza fenólica. Los efectos de las isoflavonas sobre las poblaciones microbianas intestinales se estudiaron en muestras de heces de un grupo de mujeres menopáusicas en tratamiento con isoflavonas. Observamos grandes variaciones en las comunidades intestinales de partida entre muestras de distintas voluntarias. Sin embargo, durante el tratamiento se comprobó que se incrementaban algunos biotipos asociados con el metabolismo de fitoestrógenos. En una mujer productora de equol se comprobó que durante el tratamiento aumentaban las secuencias de la familia Coriobacteriaceae a la que pertenecen géneros relacionados con el metabolismo de las isoflavonas. El incremento de estos biotipos se observó también en fermentaciones fecales con isoflavonas y coincidió con un aumento de los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), metabolitos microbianos relacionados con salud intestinal. En cuanto al segundo objetivo -de una orientación más aplicada y tecnológica-, en primer lugar, se llevó a cabo una caracterización de microorganismos por su actividad β-glucosidasa (involucrada en la activación de isoflavonas), seleccionando ocho cepas de lactobacilos y dos de bifidobacterias. Estas cepas se emplearon para fermentar dos bebidas de soja comerciales en las que se evaluó el desarrollo de las cepas, los parámetros físico-químicos y microbiológicos básicos y las características sensoriales de los productos fermentados. Con el objetivo de profundizar en el conocimiento de las β-glucosidasas implicadas en la liberación de agliconas, se secuenció el genoma de una de las cepas con mayor actividad: Bifidobacterium pseudocatenulatum IPLA 36007. Cuatro genes que codificaban β-glucosidasas se sintetizaron in vitro, se clonaron en un sistema de sobreexpresión y las enzimas recombinantes se purificaron y se caracterizaron. Todas ellas actuaban sobre la daidzina y la genistina. Esta y otras cepas estudiadas son firmes candidatos para su utilización como cultivos iniciadores en la elaboración de productos fermentados a base de soja.

Impact of soy isoflavone treatment during menopause in the intestinal microbiota and metabolism of women

Trabajo presentado en la ENGIHR Conference 2013 (The Intestinal Microbiota and Gut Health: Contribution of the Diet, Bacterial Metabolites, Host Interactions and Impact on Health and Disease), celebrada en Valencia del 18 al 20 de septiembre de 2013.It is well recognized that dietary isoflavones require the action of components of the intestinal microbiota for tran sformation and activation ( Crozier et al. , 2009; Kemperman et al. , 2010 ) . On the other hand , as polyphenolics, isoflavones may also have an inhibitory effect on certain intestinal microbial groups. Identifying the microbial species involved in isoflavone a ctivation and metabolism w ill help in design ing strategies aimed to increase desirable populations, enhancing isoflavone activation and minimizing isoflavone degradation. Little is also known on the evolution of metabolic markers of (intestinal) health during isoflavone interventions. These aspects are critical for understanding the mechanisms through which their intake has beneficial effects in menopause symptoms ( Bolaños et al. , 2010; M essina, 2010 ) and other diseases ( Virk - Baker et al. , 2010; Bhupathy et al. , 2010 ) . In this study , we evaluated the effect of isoflavone s on faecal microbiota composition of 18 climacteric women receiving a daily treatment for six months with a dietary supp lement rich in soy isoflavones (Fisiogen, Zambon). Identification and quantification of equol, an isoflavone metabolite, in urine during the treatment was also monitored.Peer Reviewe

Metabolismo de isoflavonas por bacterias intestinales

Trabajo presentado en la 8ª Reunión de la Red Temática BAL (Red Española de Bacterias Lácticas), "Participación de las Bacterias Lácticas en la Salud Humana y en la Calidad Alimentaria", celebrada en San Adrián (Navarra) el 25 de junio de 2014.El grupo de Cultivos Lácteos Funcionales lleva ya unos años trabajando en el estudio del metabolismo de isoflavonas por bacterias intestinales, como una de sus principales líneas de investigación. Las isoflavonas son fitoestrógenos vegetales presentes de forma natural en alimentos como la soja, donde se encuentran en su mayor parte conjugadas con residuos de azúcares. Las formas conjugadas (daidcina y genistina fundamentalmente), son transformadas en el tracto gastrointestinal por la microbiota endógena en daidceína y genisteína, agliconas de más fácil absorción y mayor actividad estrogénica.Peer reviewe

Secuencia y análisis del plásmido pLG42 de Lactococcus garvieae IPLA 31405

Trabajo presentado en el XXIV Congreso Nacional de Microbiología SEM, celebrado en L`Hospitalet del 10 al 13 de julio de 2013.La presencia de plásmidos en cepas de la especie Lactococcus garvieae es mucho más infrecuente que en las de la especie próxima Lactococcus lactis. Solo de forma reciente se ha caracterizado un plásmido conjugativo, pKL0018, relacionado con resistencia múltiple a antibióticos (Maki et al., 2009; Appl. Environ. Microbiol. 75:3370-3372). Más recientemente aún, se han caracterizado, tras su secuenciación genómica, los cinco plásmidos (pGL1 a pGL5) que contiene una cepa de L. garvieae de origen clínico (Aguado-Urda et al., 2012; PLoS One 7:e40119); en varios de ellos, se han identificado genes que codifican factores de patogenicidad y virulencia. El análisis de los plásmidos que presentan las cepas de L. garvieae puede ayudar a comprender la importancia de estos elementos en la adaptación de la especie a distintos nichos ecológicos y posibilitará su utilización como herramientas biotecnológicas. Nuestro grupo ha caracterizado cepas de L. garvieae procedentes de quesos tradicionales elaborados con leche cruda y sin la adición de fermentos. Una de estas cepas, L. garvieae IPLA 31405, se ha visto que contiene una única molécula plasmídica. En este trabajo se da cuenta de la secuencia, organización genética y análisis de dicho plásmido, denominado pGL42.Peer Reviewe

Utilización de la DGGE para identificar la microbiota resistente a antibióticos en queso y estudiar su evolución a lo largo del tiempo

Comunicación presentada en la 7ª Reunión de la Red Temática BAL (Participación de las Bacterias Lácticas en la Salud Humana y en la Calidad Alimentaria), celebrada en Madrid los días 4 y 5 de julio de 2013.El queso Cabrales es el más reconocido de los quesos asturianos y al igual que otros quesos elaborados con leche cruda presenta una gran complejidad microbiana en el que numerosas poblaciones interaccionan y evolucionan a lo largo de la elaboración y maduración (Núñez, 1978; Marcos y col., 1985; Flórez y col., 2004). Por esta razón, consideramos que es un buen modelo para el estudio de la resistencia a antibióticos en productos lácteos. En este trabajo se exploran las posibilidades de la técnica DGGE para estudiar la composición de las poblaciones resistentes a tetraciclina en el queso de Cabrales y su evolución a lo largo de su elaboración y maduración.Peer Reviewe

Effect of Soy Isoflavones on Growth of Representative Bacterial Species from the Human Gut

The present work aimed to assess the susceptibility of dominant and representative bacterial populations from the human gut to isoflavones and their metabolites. To do so, the minimum inhibitory concentration (MIC) of isoflavone glycosides, isoflavone aglycones, and equol to 37 bacterial strains was determined by broth microdilution. Additionally, for 10 representative strains, growth curves, growth rate (μ), and optical density (OD600 nm) of the cultures at 24 h were also determined. MICs of daidzin, genistin, daidzein, and genistein were >2048 μg mL−1 for all strains assayed, while that of equol ranged from 16 μg mL−1 for Bifidobacterium animalis subsp. animalis to >2048 μg mL−1 for Enterobacteriaceae strains. Changes in growth curves, μ, and final OD were observed among the species in the presence of all tested compounds. Genistein reduced μ of Bacteroides fragilis, Lactococcus lactis subsp. lactis, and Slackia equolifaciens, while both genistein and equol increased that of Lactobacillus rhamnosus and Faecalibacterium prausnitzii. Compared to controls, lower final OD in the presence of aglycones and equol were recorded for some strains but were higher for others. Altogether, the results suggest that isoflavone-derived compounds could modify numbers of key bacterial species in the gut, which might be associated with their beneficial properties