Yeter sayı algılama sinyal yolağının laktik asit bakterileri kullanılarak bloke edilmesinin, Salmonella'da biyofilm oluşumu ve virülanslık üzerine etkileri
The effects of blocking the quorum-sensing signal pathway using lactic acid bacteria on biofilm formation and virulence in Salmonella
Yazar: EBRU ÖZTAŞ GÜLMÜŞ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA AKÇELİK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Biyofilmler = Biofilms ; Laktik asit bakterileri = Lactic acid bacteria ; Salmonella = Salmonella ; Virülans = Virulence

Özet:
Bu çalışmada, iki farklı Salmonella Typhimurium suşunun (DMC4, SL1344) quorum sensing (QS) aktivitesinde anahtar rol oynayan luxS geninin mutantları, kloramfenikol gen kaseti kullanılarak oluşturulmuştur. Dokuz farklı laktik asit bakterisinin (LAB) kültür süpernatantlarının (CFCS) S. Typhimurium doğal suşları ve bu suşların luxS gen mutantlarında (ΔluxS) biyofilm oluşumu ve otoindükleyici (AI-2) aktivitesi üzerindeki etkileri araştırıldığında, S. Typhimurum DMC4 doğal suşunda en yüksek biyofilm inhibisyonu (% 83,02) % 40 konsantrasyondaki M24 kodlu CFCS uygulanarak elde edilmiştir. Bu suşun ΔluxS'inde en yüksek antibiyofilm aktivitesi M10-CFCS kullanılarak elde edilmiştir (% 94,64). S. Typhimurium SL1344 doğal suş ve mutantında, M23 suşunun % 40 konsantrasyondaki CFCS sırasıyla % 79,12 ve % 97,01 biyofilm inhibisyonuna neden olmuştur (p<0,01). S. Typhimurium DMC4 doğal suşunda, en yüksek düzeyde AI-2 sinyal inhibisyonu (% 90,91) M10, M19, M20, M22, M24 ve M36-CFCS tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu suşun ΔluxS'inde en yüksek sinyal inhibisyonu (% 83,33) M19-CFCS ile tespit edilmiştir. Doğal suş S. Typhimurium SL1344'te M10, M14 ve M20-CFCS % 77,78 sinyal inhibisyonuna neden olmuş, bu suşun ΔluxS'inde ise M14 ve M23-CFCS % 83,33 sinyal inhibisyonu gerçekleştirmiştir. Ayrıca çalışmada elde edilen luxS mutantlarında, Salmonella patojenitesinde önemli rollere sahip sekiz farklı virülans genin (hilA, invA, inv, glgC, fimF, fliF, lpfA, gyrA) ifadesi Real-Time PZR yöntemi ile doğal suşlarla karşılaştırmalı bir şekilde belirlenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda, ΔluxS suşlarda, incelenen her bir genin ifadesinin önemli ölçüde azaldığı saptanmıştır. Son olarak, C6HSL'un S. Typhimurium DMC4, SL1344 doğal suşları ve mutantlarının biyofilm aktivitesini ve AI-2 sinyal aktivitesini artırdığı tespit edilmiştir.

Abstract:
This study uses a chloramphenicol gene cassette to investigate the mutant generation of the luxS gene, which is crucial for the quorum sensing of two Salmonella Typhimurium strains (DMC4, SL1344). When the effects of nine different lactic acid bacteria culture supernatants on biofilm formation and autoinducer activity in S. Typhimurium wild-type strains and their luxS gene mutants (ΔluxS) are investigated, the highest biofilm inhibition (83.02%) in S. Typhimurium DMC4 wild-type strain is obtained by applying M24 coded CFCS at 40% concentration. In ΔluxS of this strain, the highest antibiofilm activity is obtained using M10-CFCS (94.64%). In S. Typhimurium SL1344 wild-type strain and mutant, CFCS of strain M23 at 40% concentration causes biofilm inhibition of 79.12% and 97.01%, respectively (p<0.01). In S. Typhimurium DMC4 wild-type strain, the highest level of AI-2 signal inhibition (90.91%) is achieved by M10, M19, M20, M22, M24 and M36-CFCS. The highest signal inhibition (83.33%) in ΔluxS of this strain is detected by M19-CFCS. In the wild-type strain S. Typhimurium, SL1344, M10, M14, and M20-CFCS cause 77.78% signal inhibition, while M14 and M23-CFCS cause 83.33% in ΔluxS. Additionally, the expressions of eight virulence genes (hilA, invA, inv, glgC, fimF, fliF, lpfA, gyrA) in luxS mutants, which are critical in Salmonella pathogenicity, are determined by the Real-Time PCR method in comparison with wild-type strains. As a result, it is found that the expression of each analyzed gene decreases significantly in ΔluxS strains. Finally, C6HSL increases biofilm and AI-2 signaling activities of S.Typhimurium DMC4, SL1344 wild-type strains, and mutants.