Istoric

Bacteriocinele sunt peptide mici, produse pe cale ribozomală, cu proprietăți antimicrobiene. Ele sunt descrise de obicei ca având o specificitate foarte îngustă, vizând adesea specii sau tulpini bacteriene înrudite în mod similar. Unele bacteriocine au un spectru larg de activitate, după cum am observat în concordanță cu literatura de specialitate. Aceste molecule au un mare potențial pentru aplicații industriale.

Video-ul de mai jos ilustrează modul în care bacteriocinele pot afecta creșterea bacteriilor. Videoclipul de sus arată o creștere normală a E. coli (două ore de creștere în mediu LB, urmată de opt ore într-o soluție FĂRĂ bacteriocine). Videoclipul de jos prezintă E. coli crescut în aceleași condiții, dar într-o soluție CU bacteriocine. (microscopie time-lapsed combinată cu un dispozitiv microfluidic al laboratorului de Microbiologie Celulară și Moleculară de la ULB)

Nu aveți suficiente niveluri de libertate pentru a vedea acest videoclip. Susțineți software-ul liber și faceți upgrade.

Historie

Istoria bacteriocinelor începe cu omul de știință belgian André Gratia. În 1925, ca un prim rezultat al unei căutări de bacterii cu proprietăți antimicrobiene, Gratia a descris activitatea colicinei, prima bacteriocină cunoscută. Această descoperire a avut loc concomitent cu descrierea de către Alexander Fleming a antibioticului penicilină în 1928 și cu observațiile independente ale activității bacteriofagelor de către Frederick Twort în 1915 și Félix d’Hérelle în 1917.

Bacteriocinele nu au primit același nivel de atenție ca și antibioticele, deoarece lipsa de înțelegere a biologiei lor a dus la dificultăți în producerea lor și la o consistență scăzută în controlul creșterii microbiene. Acest lucru a dus la dominarea antibioticelor cu spectru larg sintetizate chimic pentru restul secolului XX până în prezent. Probleme similare au fost observate și în cazul bacteriofagilor, deși aceștia au găsit o utilizare medicală extinsă în țara Georgia prin lucrările lui d’Hérélle și George Eliava, precum și în Rusia și Polonia Utilizarea bacteriofagilor în industria lactatelor a fost, de asemenea, comercializată în SUA și Olanda.

În prezent, utilizarea bacteriocinelor este cel mai adesea asociată cu industria alimentară. Multe bacteriocine sunt produse de specii Gram-pozitive, în special de bacterii producătoare de acid lactic, cum ar fi Lactoccocus sp. Nisin este cea mai utilizată dintre aceste bacteriocine, acționând ca un conservant alimentar, și are statutul GRAS (general recunoscut ca fiind sigur) din partea FDA și este aprobat ca conservant (aditiv alimentar) în Uniunea Europeană (E234).

Rezistența antimicrobiană (AMR)

Emergența rezistenței antimicrobiene (AMR) are mari implicații negative pentru sănătatea umană. Reducerea utilizării antibioticelor în aplicațiile medicale și industriale ar trebui să fie un obiectiv comun pentru a reduce cantitatea de antibiotice eliberate în mediu. Bacteriocinele oferă o abordare promițătoare pentru rezolvarea acestei probleme. În plus, evitarea utilizării antibioticelor în aplicațiile industriale ale biofermentatoarelor poate reduce costurile de producție și poate ajuta la concentrarea randamentului metabolic asupra producției.

Noi dezvoltări în cercetarea academică

Bacteriocinele sunt, de asemenea, cunoscute ca având un rol în comunicarea și ecologia bacteriană. De exemplu, intestinul și cavitatea bucală sunt părți ale corpului uman care găzduiesc mii de specii bacteriene diferite. Aceste bacterii, adesea benefice pentru sănătatea umană, se află în permanență într-un mediu stresant și concurează pentru hrană și spațiu. Pe când era cercetător în laboratorul profesorului Pascal Hols (UCL/LIBST), Dr. Johann Mignolet (în prezent manager de proiect R&D la Syngulon) a demonstrat că Streptococcus salivarius, o bacterie comensală din intestinul uman, utilizează un feromon de comunicare pentru a declanșa concomitent două răspunsuri: capacitatea de a-și modifica genomul prin achiziția de ADN „străin” și producerea de bacteriocine puternice. Aceste toxine sau variante netransformabile ale S. Salivarius ar putea fi utilizate în scopuri medicale pentru a distruge superbacteriile multirezistente dăunătoare, cum ar fi Staphylococcus aureus și mai multe streptococi (Mignolet et al. 2018; PMID: 29444418; DOI: 10.1016/j.celrep.2018.01.055).

Această figură adaptată din Mignolet et al, 2018, arată diferitele cascade transcripționale care declanșează intrarea în competență și exprimarea genelor care codifică bacteriocine în patru modele diferite de streptococi: S. salivarius, S. thermophilus, S. mutans și pneumoniae. Deosebit de interesant este faptul că sistemul de reglementare a bacteriocinelor BlpRH/BlpC lipsește sau este incomplet la S. salivarius. Casetele indică sistemele comune între specii. Săgețile mari continue descriu controlul transcripțional, iar săgețile punctate arată traducerea proteinelor. Săgețile continue mici indică mișcarea proteinelor/peptidelor/fosfatelor.

Săgeata de distrugere a bacteriei de mai jos demonstrează adăugarea unui feromon care induce producția de bacteriocine, ceea ce duce la un efect inhibitor asupra bacteriilor din jur.

.