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Lait
Volume 83, Number 5, September-October 2003
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Page(s) | 365 - 378 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/lait:2003024 | |
Published online | 22 September 2003 |
DOI: 10.1051/lait:2003024
Purification and characterization of thermophilin ST-1, a novel bacteriocin produced by Streptococcus thermophilus ACA-DC 0001
Anastasios Aktypis and George KalantzopoulosLaboratory of Dairy Research, Department of Food Science and Technology, Agricultural University of Athens, Iera Odos 75, 118 55, Athens, Greece
(Received 9 January 2003; Accepted 24 April 2003; Published online 22 September 2003)
Abstract
Thermophilin ST-1 is produced by Streptococcus thermophilus ACA-DC 0001, a
"wild" strain isolated from traditional Greek yogurt products. It exerts an inhibitory
effect on lactic acid bacteria, several food spoilage and food-borne pathogenic
microorganisms, and some Gram-negative phytopathogen bacteria, including
Listeria innocua BL 86/20, Enterococcus faecalis EF1,
Staphylococcus aureus ATCC 29996, Xanthomonas campestris BPIC 1660,
Pseudomonas syringae BPIC 1549 and Erwinia rubrifasciens BPIC 1710.
The crude antimicrobial compound is heat-labile (60 °C for 10 min) and sensitive
to the proteolytic enzymes pronase and trypsin and high acidic and alkaline conditions,
and shows a bactericidal mode of action against the indicator strain Lactococcus lactis
ssp. cremoris CNRZ-117. Production of thermophilin ST-1 starts during the early
growth of the producer strain and reaches a maximum titer of 2560 AU
mL
-1
at the end of the exponential growth. Thermophilin ST-1 was partially purified by ammonium
sulfate precipitation, ion-exchange and size-exclusion chromatography.
SDS-PAGE electrophoresis of purified thermophilin ST-1 showed a single protein band
with a molecular mass of 30 kg
mol
-1, classifying this novel bacteriocin with the
large heat-labile proteins. Until now, however, the molecular mass of bacteriocins
reported in the species of S. thermophilus was less than 10 kg
mol
-1
(small, heat-stable peptides). Curing experiments did not result in the loss
of bacteriocin production, suggesting that the genetic determinant is probably
located on the chromosome.
Résumé
Purification et caractérisation de la thermophiline ST-1, une nouvelle bactériocine
produite par Streptococcus thermophilus ACA-DC 0001.
La thermophiline ST-1 est une
bactériocine produite par Streptococcus thermophilus ACA-DC 0001, une souche
" sauvage " isolée d'un yaourt traditionnel Grec. Elle présente un large spectre
d'activité contre les germes pathogènes alimentaires ainsi que contre certaines
bactéries Gram-négatives phytopathogènes. Elle inhibe, non seulement, des bactéries
lactiques mais également, les souches Listeria innocua BL 86/20,
Enterococcus faecalis EF1, Staphylococcus aureus ATTC 29996,
Xanthomonas campestris BPIC 1660, Pseudomonas syringae BPIC 1549
et Erwinia rubrifasciens BPIC 1710, ainsi que la souche indicatrice
Lactococcus lactis ssp. cremoris CNRZ-117. L'extrait
brut antimicrobien est sensible aux enzymes protéolytiques pronase et trypsine,
à la température de 60 °C après 10 min et aux conditions très acides et très
alcalines. La production de la thermophiline commence dès le début de
la phase de croissance et atteint son niveau maximum d'activité de 2560 AU
mL
-1
à la fin de la phase exponentielle. Elle a été partiellement purifiée après
précipitation au sulfate d'ammonium, chromatographie d' échange d'ions et ensuite
chromatographie d'exclusion stérique. Sa masse moléculaire apparente est d'environ
30 kg
mol
-1. L'électrophorèse SDS-PAGE de la thermophiline ST-1 purifiée
présentait une seule bande avec une masse moléculaire de 30 kg
mol
-1,
classant cette nouvelle batériocine sous les protéines de haut poids moléculaire
et thermolabiles. Jusqu'à présent, la masse moléculaire des bactériocines retrouvées
dans les différentes espèces de S. thermophilus était inférieure à
10 kg
mol
-1 (petites peptides stables à haute température). De récents essais de
cure ont montré une stabilité génétique de la production de la bactériocine,
suggérant une localisation probable du gène codant pour la thermophiline ST-1
sur le chromosome.
Key words: Streptococcus thermophilus / bacteriocin / thermophilin / lactic acid bacteria / antimicrobial activity / phytopathogen
Mots clés : Streptococcus thermophilus / bactériocine / thermophiline / bactérie lactique / activité antimicrobienne / phytopathogène
Correspondence and reprints: Anastasios Aktypis
e-mail: idte4aka@aua.gr
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