Evaluation of bacteriocinogenic activity, safety traits and biotechnological potential of fecal lactic acid bacteria (LAB), isolated from Griffon Vultures (Gyps fulvus subsp. fulvus).

Abstract

Las heces de buitre leonado fueron analizadas para LAB con actividad antimicrobiana, genes que codifican bacteriocinas, posibles determinantes de virulencia, susceptibilidad a antibióticos, genotipado y caracterización de bacteriocinas. En este estudio, de 924 LAB evaluó 332 aislamientos (36%) mostraron actividad antimicrobiana directa contra bacterias Gram-positivas solamente. La identificación molecular de los 95 aislamientos más antagonistas mostró que los enterococos eran el grupo de LAB más grande con actividad antimicrobiana (91%) y E. faecium (40%) la especie antagonista más identificada. La evaluación de la presencia de genes estructurales de bacteriocina en 28 LAB con la mayor actividad bactericiógena en sus sobrenadantes determinó que la mayoría de los aislados de enterococos (75%) codificaban múltiples bacteriocinas, siendo la enterocina A (EntA) la bacteriocina identificada más grande (46%). La mayoría de los enterococos (88%) fueron resistentes a múltiples antibióticos. Las técnicas ERIC-PCR y MLST permitieron el genotipado y el reconocimiento de la seguridad potencial de los enterococos bactericiógenos. Un procedimiento cromatográfico de múltiples etapas, la determinación de la secuencia de aminoácidos N-terminal de bacteriocinas purificadas por degradación de Edman y un procedimiento de MS en tándem MALDI TOF / TOF permitieron la caracterización de las bacteriocinas presentes en los sobrenadantes de las células productoras. Los enterococos fueron el grupo de LAB más grande con actividad bactericiógena aislada de las heces del buitre leonado. Entre los aislados, E. faecium M3K31 ha sido identificado como productor de enterocina HF (EntHF), una bacteriocina con notable actividad antimicrobiana contra la mayoría de las especies de Listeria evaluadas. y de elevado interés como conservante de alimentos naturales. E. faecium M3K31 también se consideraría una cepa probiótica segura para su uso en la nutrición animal.

BACKGROUND: Lactic acid bacteria (LAB) are part of the gut microbiota and produce ribosomally synthesized antimicrobial peptides or bacteriocins with interest as natural food preservatives and therapeutic agents. Bacteriocin-producing LAB are also attractive as probiotics. Griffon vultures (Gyps fulvus subspecies fulvus) are scavenger birds that feed almost exclusively on carrion without suffering apparent ill effects. Therefore, griffon vultures might be considered a reservoir of bacteriocin-producing lactic acid bacteria (LAB) with potential biotechnological applications.

RESULTS: Griffon vulture feces were screened for LAB with antimicrobial activity, genes encoding bacteriocins, potential virulence determinants, susceptibility to antibiotics, genotyping and characterization of bacteriocins. In this study, from 924 LAB evaluated 332 isolates (36 %) showed direct antimicrobial activity against Gram-positive bacteria only. The molecular identification of the most antagonistic 95 isolates showed that enterococci was the largest LAB group with antimicrobial activity (91 %) and E. faecium (40 %) the most identified antagonistic species. The evaluation of the presence of bacteriocin structural genes in 28 LAB isolates with the highest bacteriocinogenic activity in their supernatants determined that most enterococcal isolates (75 %) encoded multiple bacteriocins, being enterocin A (EntA) the largest identified (46 %) bacteriocin. Most enterococci (88 %) were resistant to multiple antibiotics. ERIC-PCR and MLST techniques permitted genotyping and recognition of the potential safety of the bacteriocinogenic enterococci. A multiple-step chromatographic procedure, determination of the N-terminal amino acid sequence of purified bacteriocins by Edman degradation and a MALDI TOF/TOF tandem MS procedure permitted characterization of bacteriocins present in supernatants of producer cells.

CONCLUSIONS: Enterococci was the largest LAB group with bacteriocinogenic activity isolated from griffon vulture feces. Among the isolates, E. faecium M3K31 has been identified as producer of enterocin HF (EntHF), a bacteriocin with remarkable antimicrobial activity against most evaluated Listeria spp. and of elevated interest as a natural food preservative. E. faecium M3K31 would be also considered a safe probiotic strain for use in animal nutrition.