بررسی اثر فاکتور‌های فیزیکوشیمیایی بر میزان تشکیل دی‌پیکولینیک اسید در باسیلوس سرئوس PTCC1015

محورهای موضوعی : باکتری شناسی

صابر نیک سیرت ¹ , محمد فائزی قاسمی ² , خسرو عیسی زاده ³ , محمد رضا مجید خوش خلق پهلویانی ⁴

1 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد لاهیجان، گروه میکروبیولوژی
2 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد لاهیجان ،دانشکده علوم پایه، گروه میکروبیولوژی
3 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد لاهیجان ،دانشکده علوم پایه، گروه میکروبیولوژی
4 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد لاهیجان ،دانشکده علوم پایه،گروه میکروبیولوژی

تاریخ دریافت : 1392/03/31 تاریخ پذیرش : 1392/03/31 تاریخ انتشار : 1390/10/11

کلید واژه: DPA, رنگ سنجی, اسپور, باسیلوس سرئوس,

چکیده مقاله :

سابقه و هدف: دی‌پیکولینیک اسید (پیریدین 2،6- دی کربوکسیلیک اسید) یکی از مهم‌ترین ترکیبات اسپور باکتری‌ها می‌باشد. این ترکیب دارای ساختمان منحصر به فردی است و تنها در اندوسپور باکتری‌ها وجود دارد. مطالعه حاضر با هدف بررسی اثر تنش های ‌محیطی بر میزان تولید DPA در باسیلوس سرئوس PTCC1015 انجام گرفته است. مواد و روش‌ها: در این پژوهش به صورت تجربی اثر تنش های گرما، اتانول، نمک و pH بر اسپور زاییباسیلوس سرئوس PTCC1015 با روش رنگ سنجی (تشکیل ترکیب رنگی حاصل از واکنش آهن با دی‌پیکولینیک اسید) و مقایسه آن با منحنی استاندارد مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که افزایش میزان نمک و اسیدیته محیط موجب کاهش تشکیل DPA در سویه باسیلوس سرئوس می شوند. اما pH قلیایی در محدوده ی 10-8 افزایش آن را به دنبال دارد. همچنین در محدوده 5 تا 55 درصد اتانول کاهش چشمگیری در تولید DPA مشاهده گردید. در دمای بهینه Cº 30 میزان تشکیل DPA نسبت به شاهد بیشتر بود. همچنین با افزایش دما تا Cº 90 به دلیل عدم رشد باکتری تعداد سلول‌ها کاهش و به دنبال آن میزان DPA کاهش یافت. نتیجه گیری: محیط‌های استرسی که کم‌ترین تولید DPA را دارند می‌توانند در راستای کنترل اسپور باسیلوس سرئوس در صنایع غذایی و لبنی حائز اهمیت باشند.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Dipicolinic acid (pyridne 2, 6 dicarboxylic acid) is a major component of bacterial spore and is unique in that it has been found only in bacterial endospore. This study was aim to evaluate the environmental stress on DPA production in Bacillus cereus PTCC1015.   Materials and Methods: In this experimental study the effects of environmental stresses including temperature, ethanol, NaCl and pH on the production of DPA by Bacillus cereus PTCC 1015 were evaluated by colorimetric assay (the color complex formed by interaction of ferrous iron with dipicolinic acid) and comparison with standard curves. Results: The results showed that the amount of DPA in B. cereus decreased upon increase in acidic condition and salt concentration in the medium. DPA formation increased at alkaline pH 8-10. DPA formation decreased in the medium containing 5-55% of ethanol. DPA formation was higher in optimum temperature at 30 ºCin comparison to the reference strains. The cell concentration decreased at 90 ºC and level of DPA detected in this stage. Conclusion: In stressful condition, DPA formation significantly reduced and these properties can be used in food and dairy industries to control spore production of Bacillus cereus.

منابع و مأخذ:

1. Wijnands L, Dufrenne J, Zwietering M, Leusden F. Spores from mesophilic Bacillus cereus strains germinate better and growfaster in simulated gastro-intestinal conditions than spores from psychrotrophic strains. Int J Food Microbiol. 2006; 112(2) : 120-128.


2. Bailey-Smith K, Todd SJ, Southworth TW, Proctor J, Moir A. The ExsA protein of Bacillus cereus is required for assembly of coat and exosporium onto the spore surface. J Bacteriol. 2005; 187(11): 3800-3806.


3. Setlow P, Hurs A, Gould WJ. Studies of the commitment step in the germination of spores of bacillus species. J Bacteriol. 2010;192(13): 3424-3433.


4. McKenney PT, Driks A, Eichenberger P. The Bacillus subtilis endospore: assembly and functions of the multilayered coat. Net Rev Microbiol. 2013;11(1): 33-44.


5. Fichtel J, Köster J, Rullkötter J, Sass H. Spore dipicolinic acid contents used for estimating the number of endospores in sediments. FEMS Microbiol Ecol. 2007; 61(3): 522-532.


6. Ponce A,Yang WW. Rapid endospore viability assay of  Clostridium sporogenes spores. Int J Food Microbiol. 2009; 133(3): 213-216.


7. MarlesWJ, Lewis RJ. Stress responses of bacteria. Science Direct. 2007;17(6): 755-670.


8. Coleman WH, Chen D, Li YQ, Cowan AE, Setlow P. How moist heat kills spores of Bacillus subtilis. J Bacteriol. 2007;189(23): 8458-8466.


9. Young SB, Setlow P. Mechanisms of Bacillus subtilis spore resistance to and killing by aqueous ozone. J Appl Microbiol. 2004; 96(5): 1133- 1142.


10. Domigan LJ, Scally SW, Fogg MJ, Hutton CA, Perugini MA, Dobson RCJ, Muscroft-Taylor AC, Gerrard JA, Devenish SRA. Characterisation of dihydrodipicolinate synthase (DHDPS) from Bacillus anthracis. Biochim Biophys Acta. 2009; 1794(10): 1510-1516.


11. Magge A,Granger AC,Wahome PG. Role of dipicolinic acid in the germination, stability, and viability of spores of Bacillus subtilis. J Bacteriol. 2008; 190(14): 4798-4807.


12. Devenish SR, Gerrard JA, Jameson GB, Dobson RC. The high-resolution structure of dihydrodipicolnate synthase from Escherichia coli bound to its first substrate, pyruvate. Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun. 2008; 64(12): 1092-1095.


13. Orsburn B, MelvilleSB, Popham DL. EtfA catalyes the formation of dipicolinic acid in Costridum perfrigens. Mol Microbiol. 2010; 75(1): 178-186.


14. Sonenshein AL. Control of sporulation initiation in Bacillus subtilis. Curr Opin Microbiol. 2000; 3(6): 561-566.


15. Cohn F.  Untersuchungen ueber Bakterien. In: Thomas D, Brock AS, (eds.). Beitraegezur Biologie der Planzen. ASM Press. p.210. 2007.


16. EhrenbergCG. Physikalische Abhandlungen der Koeniglichen Akademie der Wissenschaftenzu Berlin aus den Jahren 1833–1835. 1835. pp. 145–336.


17. Michael P. Microbial steressrespones. In: Albert G.Moat, John W.foster, (eds). Microbial physiology. Wiley-Liss. 582-597. 2002.


18. Russell AD. Lethal effects of heat on bacterial physiology and structure. Sci Prog. 2003; 86(1-2): 115-137.


19. Kong L, Setlow P, Li YQ. Analysis of the Raman spectra of Ca2+-dipicolinic acid alone and in the bacterial spore core in both aqueous and dehydrated environments. Analyst. 2012; 137(16): 3683-3689.


20. Li YQ,  Setlow P. Levels of Ca2+-dipicolinic acid in individual Bacillus spores determined using microfluidic Raman tweezers. J Bacteriol. 2007; 189(13): 4681-4687.


21. Vepachedu VR, Setlow P. Studies of the release of small molecules during pressure germination of spores of Bacillus subtilis. J Appl Microbiol. 2007; 45(3): 342-8.

22. Vepachedu VR, Setlow P. Role of SpoVA proteins in Bacillus subtilis sporestriggered by dodecylamine or lysozyme. J Bacteriol. 2007; 189(5): 1565-1572.