Lait 79 (1999) 71-78
DOI: 10.1051/lait:199915

Classification of propionic acid bacteria and approaches to applied genetics

Léo Meile, Gottfried Dasen, Susanne Miescher, Mélanie Stierli and Michael Teuber

Laboratory of Food Microbiology, Institute of Food Science, ETH Zürich, ETH-Zentrum.CH-8092 Zurich, Switzerland

Abstract - Strains of the genus Propionibacterium, which were recently c1assified within the new c1ass Actinobacteria, are grouped into cutaneous (medical) or dairy (c1assical) propionic acid bacteria. 16S rDNA sequences of ail Propionibacterium type strains and some new isolates were completed. A phylogenetic tree was constructed and current trees re-examined. The c1assical species P. thoenii, P.jensenii and P. acidipropionici were c1ustered in a group distinct from both the closely related clusters of P.freudenreichii and P.ceyclohexanicum. Within the cutaneous species, three groups were clustered: P. granulosum forms a distinct c1uster between the c1assical groups and a group containing P. avidum, P. aenes and P. propionicum, whereas P. lymphophilum is placed more distantly from any group in this tree. In order to differentiate Propionibacterium isolates from other food-isolates a rapid multiplex-PCR (MPCR) method based on 16S rRNA-targeeed oligonucleotides and particularly on a 16S rDNA-motif which turned out to he specific for the genus Propionibacterium was developed. The MPCR-ampfification could be performed within 1 d and reached detection limits of 10³ colony forming units or 35 pc of DNA. The MPCR-method was used in various Propionibacterium screening studies. In the course of screening antifungal and antibacterial activities of propionic acid bacteria, a Propionibacterium jensenii strain containing a cryptic 7-kb plasmid was identified. This strain produced the bacteriocin Propionicin SM1. Purification of Propionicin SM1 and cloning of its genetic locus is currently under way. © Inra / Elsevier, Paris.

Résumé - Classification des bactéries propioniques et approches de génétique appliquée.
Les souches du genre Propionibacterium qui ont été récemment classées dans la nouvelle classe Acti-nobaeteria sont groupées, selon leur environnement, en bactéries propioniques cutanées (médicales) et laitières (classiques). Nous avons réalisé différentes séquences de l'ARNr 16S de toutes les souches du type Propionibacterium, dont certains nouvellement isolées. Nous avons construit un arbre phylogénétique et réexaminé les arbres existants. Les espèces classiques P. thoeni, P.jensenii et P. acidipropionici ont été réunis dans un cluster distinct des deux groupes P. freudenreichii et P. cyclohexanicum respectivement. Dans les espèces cutanées, trois groupes ont été formés : P. granulosum forme un groupe distinct parmi les groupes classiques et un groupe contenant P. avidum. P. acnes et P. propionicum. tandis que P. lymphophilum se trouve le plus éloigné des autres groupes. Dans le but de différencier les Propionibacterium isolées d'autres isolats, nous avons développé un multiplex-PCR (MPCR) test rapide basé sur le ciblage du ARNr 16S oligonucleotide et particulièrement sur le motif ARNr 16S, lequel est apparu être spécifique pour le genre Propionibacterium. L'amplification MPCR pouvant être réalisée en 1 j et permettait une détection limite de 10³ UFC ou 35 pg d'ADN. La méthode MPCR a été utilisée pour le screening de diverses souches de Propionibacterium. Le développement d'un système génétique dans les bactéries propioniques est demandé pour des manipulations biotechnologiques. Des souches de Propionibacterium isolées des sources alimentaires ont été screenées pour des plasmides et des marqueurs gènes sélectifs. Pendant ce screening des activités antifongiques et antimicrobiennes des bactéries propioniques. une souche de Propionibacterium jensenii, contenant un plasmide de 7 kb et produisant une bactériocine Propionicine SM1 a été sélectionnée. La purification de cette bactériocine et le clonage de son gène sont actuellement à l'étude. © Inra / Elsevier, Paris.

Key words: propionibacteria / classification / PCR-identification / 168 rDNA / genetic

Mots clés : bactérie propionique / classification / identification-PCR / ARNr 168 / génétique

Corresponding author: Léo Meile leo.meile@ilw.agrl.ethz.ch