Free Access
Issue
Lait
Volume 73, Number 2, 1993
5th Meeting of the " Club des Bactéries Lactiques ".
Page(s) 181 - 190
DOI https://doi.org/10.1051/lait:1993216
Lait 73 (1993) 181-190
DOI: 10.1051/lait:1993216

Chromosomal genetic instability in Streptococcus thermophilus

M Pébaya, C. Colminb, G. Guédona, J.M. Simonetb and B. Decarisa

a  Laboratoire de Génétique et Microbiologie, Université de Nancy I, Faculté des Sciences, BP 239, 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy
b  Université de Paris-Sud, CNRS, URA 1354, Bâtiment 400, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract - The thermophilic and homofermentatjve lactic acid bacterium Streptococcus thermophilus has a relatively small genome ( 1.8 Mb). Nevertheless, several loci which were unstable or exhibiting sequence polymorphism were found. The rRNA gene number varies according to the strain. Whereas the CNRZ368 strain contains 6 rrn loci, 5% of its offspring only have 5. This alteration was shown to result from deletions occurring within the 2 close rRNA loci, rrnD and rrnE. Deletions gave rise to hybrid rrnD / E loci and probably originated from homologous recombination events. Intraspecific genetic polymorphism also affects the locus varA. The cloned l21 fragment belongs to the varA locus and reveals the various structures of this locus. Whereas some strains carry the whole l21 fragment, some others lack either its right side or its left side. Both deletions and insertions of various length could result in such a situation. Moreover, evidence was provided that part of the l21 right side is repeated and dispersed in the genome. Another system of genetic instability affects colony morphology. Four variants of Streptococcus thermophilus CNRZ368, differing in size, shape and opacity of colonies have been isolated. Switches between phenotypes occur at different frequencies (10-3 to 10-1). The 4 genotypes are different, as demonstrated by the 4 characteristic Xhol pattems of the 4 variants. In the case of the NST1403 strain, a CNRZ368 subclone exhibiting the ring phenotype, the mutation was shown to be either an insertion or a duplication. Thus S thermophilus genomic instability results from various molecular mechanisms, all of them leading to intraspecific polymorphism.


Résumé - Instabilité génétique chromosomique chez Streptococcus thermophilus
Instabilité génétique chromosomique chez Streptococcus thermophilus. Plusieurs loci instables ont été mis en évidence chez Streptococcus thermophilus. Le nombre de loci rrn est variable : 5 % des descendants de la souche CNRZ368, souche à 6 loci rrn, ne présentent que 5 loci rrn. Cette modification résulte d'une délétion entre 2 loci voisins, rrnD et rrnE, conduisant à la formation d'un locus hybride rrnD / E, vraisemblablement par recombinaison homologue. Le locus varA présente un polymorphisme génomique intraspécifique. Alors que la totalité du fragment est présente dans certaines souches, les extrémités gauche ou droite manquent dans d'autres. Ces faits peuvent être interprétés soit par des délétions de taille variée, soit par l'insertion d'un élément dans certaines souches. De plus, l'extrémité droite du locus contient une séquence répétée dispersée sur le génome. Un troisième système d'instabilité affecte le phénotype des colonies de la souche CNRZ368. Quatre clones différant par la taille, la forme et l'opacité des colonies ont été isolés. Les fréquences de changement de phénotype sont élevées. Chacun présente un profil de restriction caractéristique. Dans le cas du clone de phénotype auréolé NST1403, cette modification du profil résulte d'une insertion ou d'une duplication. Ainsi, plusieurs mécanismes moléculaires créent un polymorphisme génomique intraspécifique.


Key words: Streptococcus thermophilus / genetic instability / intraspecific polymorphism / rrn locus

Mots clés : Streptococcus thermophilus / instabilité génétique / polymorphisme intraspécifique / locus rrn