Identification of Lactobacillus bulgaricus Phages According to Their Restriction Fragment Length Polymorphisim, Protein Profiles and Host Spectrum (Turkish with English Abstract)

Abstract

Restriction fragment length polymorphism (RFLP) and structural protein patterns and host spectrum analysis were used for identification and classification of nineteen Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus phages. They were isolated from different dairy product using L. bulgaricus starter cultures (Y4, V1, and V2). For the determination of host spectrum, natural and commercial L. bulgaricus strains to both of L. bulgaricus V1, V2 phages and Streptococcus thermophilus B3 have been investigated. It has been observed that natural L. bulgaricus strains have shown to be sensitive to L. bulgaricus phages. Besides, some of natural L. bulgaricus strains show sensitivity to some S. thermophilus phages as a heterolog hosts. We have also identified that the electrophoretic profiles of the structural proteins of L. bulgaricus phages. They have possess two and/or three major (29.6, 29.2, 26.2 kDa) and minor (100.8, 65, 50 kDa) structural proteins. We have classified these phages into three groups based on major protein bands. These phage DNA’s were digested with EcoRI, PvuII, HindIII, HhaI, BamHI restriction enzymes. The phages have been divided into groups according to fragment profiles. The genome size that ranges from 29-32 kb was calculated according to DNA fragment sizes.

Keywords

• Lactobacillus bulgaricus, phage, host spectrum, protein profiles, restriction fragment length polymorphism   

Lactobacillus bulgaricus Fajlarının Restriksiyon Fragment Uzunluk Polimorfizmi, Protein Profilleri ve Konakçı Özgüllüklerine Göre Tanımlanması

Abstract

Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus suşlarına etkili 19 adet faj, restriksiyon fragment uzunluk polimorfizmi (RFLP), yapısal protein şablonları ve konakçı spektrumlarına göre tanımlanmış ve sınıflandırılmıştır. Fajlar, farklı süt ürünlerinden L. bulgaricus starter kültürleri (Y4, V1 ve V2) ile izole edilmiştir. Konakçı spektrumunun belirlenmesi için; doğal ve ticari L. bulgaricus suşlarının L. bulgaricus V1 ve V2 fajları ile S. thermophilus B3 fajlarına duyarlılıkları test edilmiştir. Doğal L. bulgaricus suşlarının tamamının, L. bulgaricus fajlarının hepsine duyarlılık gösterdiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte bazı doğal L. bulgaricus suşlarının, S. thermophilus fajlarına duyarlı olduğu ve heterolog konakçı görevi gördüğü anlaşılmıştır. Çalışılan bu L. bulgaricus fajlarının yapısal protein profilleri ortaya çıkarılmış, fajların iki veya üç major (29.6, 29.2, 26.2 kDa) ve ortak olan üç minor (100.8, 65, 50 kDa) yapısal proteine sahip oldukları tespit edilmiştir. Bu fajlara ait DNA’lar Eco RI, Pvu II, HindIII, Hha I ve Bam HI restriksiyon enzimleri ile kesime alınmıştır. Oluşan fragmentler doğrultusunda fajlar gruplara ayrılmıştır. Kesim sonucu oluşan fragmentlerin toplamından faj genom büyüklüklerinin 29–34 kb arasında olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Lactobacillus bulgaricus, faj, konakçı spektrumu, protein profilleri, restriksiyon fragment uzunluk polimorfizmi   

References

1. Tamime AY, Robinson RK. 1989. Yogurt: Science and Technology. Permagan Press, Oxford.
2. Kaleli D. 2001. Streptococcus salivarius subsp. thermophilus virulent fajlarının izolasyonu ve yo¤urt starter kültürleri üzerine litik etkilerinin belirlenmesi. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisli¤i Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Ankara, Türkiye. 78 s.
3. Kahraman E. 2006. Streptococcus salivarius subsp. thermophilus ve Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus sufllarında lizogeninin arafltırılması. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisli¤i Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Ankara, Türkiye. 99 s.
4. Chow J, Batt CA, Sinskey AJ. 1988. Characterization of Lactobacillus bulgaricus bacteriophage ch2 Appl Environ Microbiol 54 (5): 1138-1142.
5. Prevots F, Relano P, Mata M, Ritzenthaler P. 1989. Close relationship of virulent bacteriophages of Streptococcus salivarius subsp. thermophilus at both the protein and the DNA level J General Microbiol. 135: 3337-3344.
6. Benbadis L, Faelen M, Slos P, Fazel A, Mercenier A. 1990. Characterization and comparison of virulent bacteriophages of Streptococcus thermophilus isolated from yogurt Biochimie 72: 855-862.
7. Rasic J, Kurmann AJ. 1978. Yoghurt. Technical Dairy Publishing House, DK–2720 Vanlose, Copenhagen, Denmark, 466 p.
8. Reinbold GW, Reddy MS, Hammond EG. 1982. Ultrastructures of bacteriophages active against Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus lactis and Lactobacillus helveticus J Food Protection45 (2): 119-124.

9. Tunail N, Demirtafl D, Durlu-Özkaya F. 2000. Yo¤urt fabrikalarında görülen bakteriyofaj prob- lemi, nedenleri ve çözüm önerileri. Süt Mikrobi- yolojisi ve Katkı Maddeleri, VI. Süt ve Süt Ürünle- ri Sempozyumu, 20–21 Mayıs 2000, Tekirda¤, Türkiye.
10. Mata M, Trautwetter A, Luthaud G, Ritzenthaler P. 1986. Thirteen virulent and temperate bacteriophages of Lactobacillus bulgaricus and Lactobacillus lactisbelong to a single DNA homology group Appl. Environ. Microbiol. 52 (4): 812-818.
11. Cluzel PJ, Veaux M, Rousseau M, Accolas JP. 1987. Evidence for temperate bacteriophages in two strains of Lactobacillus bulgaricus J. Dairy Research54: 397-405.
12. Lahbib-Mansais Y, Boizet B, Dupont L, Mata M, Ritzenthaler P. 1992. Characterization of a temperate bacteriophage of Lactobacillus delbrueckiisubsp. bulgaricus and its interactions with the host cell chromosome J. General Microbiol. 138: 1139-1146.
13. Auad L, Raisanen L, Raya RR, Alatossava T. 1999. Physical mapping and partial genetic characterization of the Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus bacteriophage lb539 Arch. Virol, 144: 1503-1512.
14. Quiberoni A, Guglielmotti DM, Binetti A, Reinheimer JA. 2004. Characterization of three Lactobacillus delbrueckiisubsp. bulgaricus phages and the physicochemical analysis of phage adsorption J Appl. Microbiol. 96: 340-351.
15. Tunail N, Ayhan K, Akçelik M, Durlu Özkaya F, Do¤an HB, Kaleli D, Tükel Ç, Acar E. 1997- 2002. Yo¤urt fabrikalarında faj probleminin çözümüne yönelik arafltırmalar. TÜB‹TAK/ TARP–2106 Nolu Proje.
16. Tunail N, Açık L, Acar E, Özyurt fi, Kahraman E, Çelebi A. 2002–2006. Yerel (do¤al) S. thermophilus ve Lb. bulgaricus ile özgül fajlarının edüstriyel öneme sahip özellikler açısından tanımlanarak alternatif starterlerin belirlenmesi. A. Ü. Biyoteknoloji Enstitüsü 67 nolu proje.
17. Laemmli UK. 1970. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 Nature 227: 680-685.
18. Bushuk W, Hay RL, Larsen NG, Sara RG, Simmons LD, Sutton KH. 1997. Effect of mechanical dough development on the extractability of wheat storage proteins from bread dough Cereal Chem 74: 389-395.
19. Krusch U, Neve H, Luschei B, Teuber M. 1987. Characterization of virulent bacteriophages of Streptococcus salivarius subsp. thermophilus by host specifity and electron microscopy. Kieler Milchwirtschaftliche Forschungsberichte39 (3): 155-167.
20. Larbi D, Colmin C, Rousselle L, Decaris B, Simonet JM. 1990. Genetic and biological characterization of nine Streptococcus salivarius subsp. thermophilus bacteriophages Lait 70: 107- 116.
21. Brüssow H, Frémont M, Bruttin A, Sidoti J, Constabla A, Fryder V. 1994. Detection and classification of Streptococcus thermophilus bacteriophages isolated from industrial milk fermentation Appl Environ Microbiol. 60 (12): 4537-4543.
22. Acar Soykut E, 2007. Streptococcus thermophilus ve Lactobacillus bulgaricus virulent fajlarının replikasyon parametreleri, kapsid protein profilleri ve restriksiyon endonükleaz analizleri esas alınarak tanımlanmaları ve sınıflandırılmaları. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisli¤i Anabilim Dalı Doktora Tezi, Ankara, Türkiye. 176 s.
23. Sechaud L, Cluzel PJ, Rousseau M, Baumgartner A, Accolas JP. 1988. Bacteriophages of lactobacilli Biochimie70: 401-410.
24. Tükel Ç, Halkman HB, Akçelik M, Tunail N. 2003. Characterization of virulent bacteriophages of Streptococcus salivarus subsp. thermophilus and Lactobacillus delbrückii subsp. bulgaricus Commun Fac Sci Univ Ank SeriesC 20: 1-14.
25. Lahbib-Mansais Y, Mata M, Ritzenthaler P. 1988. Molecular taxonomy of Lactobacillus phages Biochimie 70: 429-435.