Escherichia coli se řadí mezi nejdůležitější střevní bakterie, které běžně obývají trávicí trakt teplokrevných živočichů, včetně člověka. Jedním z mechanismů, kterým si dobývá pozici v rámci mikrobiální populace je produkce antimikrobiálních látek bakteriocinů. V praktické části práce byla u 15 kmenů Escherichia coli izolovaných ze zvěřiny provedena detekce bakteriocinogenie. U 14 z 15 kmenů byla zjištěna schopnost produkce bakteriocinů, tyto produkční kmeny byly následně typizovány. Celkem 13 z testovaných 15 kmenů bylo multiprodukčních. Nejčastěji se vyskytujícími bakteriociny byly koliciny B, M, Ia/Ib a mikrocin B17. Byly vybrány čtyři kmeny, u kterých byl připraven roztok surové směsi bakteriocinů, a jejich antimikrobiální účinnost byla testována také kvantitativně. Kmen S7 s nejvyšším titrem byl vytipován pro následný aplikační výzkum. Ke studiu genotypových vlastností byla dále použita základní bioinformatická analýza bakteriálních genomů u kmenů 225, S35 a 28. U multiprodukčního kmene 225 se pomocí online nástroje MUMmer potvrdila přítomnost těch typů bakteriocinů, které byly zjištěny PCR typizací. Navíc byl v genomu nalezen gen pro mikrocin V u kmenů 225 i 28. Genomická analýza tudíž odhalila nové výsledky, které dokazují, že sekvenační data jsou nejpřesnějším nástrojem analýzy genotypu.
Annotation in English
Escherichia coli are one of the most important intestinal bacteria commonly found in the gastrointestinal tract of warm-blooded animals, including humans. One of the mechanisms by which conquers the position within the microbial population is the production of antimicrobial substances - bacteriocins. In the practical part of the work, in 15 strains of Escherichia coli isolated from venison were performed detection of bacteriocinogeny. In 14 of 15 strains was found ability to production of bacteriocins and then these production strains were identified. A total 13 of the 15 tested strains were multi-productive. The most frequently produced bacteriocins were colicins B, M, Ia/Ib and microcin B17. Four strains were selected for preparation of crude mixture of bacteriocins and their antimicrobial activity was quantitatively determined. Strain S7 with the highest titre was chosen for successive application research. Basic bioinformatic analysis of bacterial genomes in strains 225, S35 and 28 was used to study the genotypic properties. The MUMmer online tool confirmed presence of those bacteriocin types, which were found by PCR in the multiproduction strain 225. In addition, a gene for microcin V was found in the genome in strains 225 and 28. Genomic analysis thus revealed new results and show that sequencing data are the most accurate tool for genotype analysis.
Escherichia coli se řadí mezi nejdůležitější střevní bakterie, které běžně obývají trávicí trakt teplokrevných živočichů, včetně člověka. Jedním z mechanismů, kterým si dobývá pozici v rámci mikrobiální populace je produkce antimikrobiálních látek bakteriocinů. V praktické části práce byla u 15 kmenů Escherichia coli izolovaných ze zvěřiny provedena detekce bakteriocinogenie. U 14 z 15 kmenů byla zjištěna schopnost produkce bakteriocinů, tyto produkční kmeny byly následně typizovány. Celkem 13 z testovaných 15 kmenů bylo multiprodukčních. Nejčastěji se vyskytujícími bakteriociny byly koliciny B, M, Ia/Ib a mikrocin B17. Byly vybrány čtyři kmeny, u kterých byl připraven roztok surové směsi bakteriocinů, a jejich antimikrobiální účinnost byla testována také kvantitativně. Kmen S7 s nejvyšším titrem byl vytipován pro následný aplikační výzkum. Ke studiu genotypových vlastností byla dále použita základní bioinformatická analýza bakteriálních genomů u kmenů 225, S35 a 28. U multiprodukčního kmene 225 se pomocí online nástroje MUMmer potvrdila přítomnost těch typů bakteriocinů, které byly zjištěny PCR typizací. Navíc byl v genomu nalezen gen pro mikrocin V u kmenů 225 i 28. Genomická analýza tudíž odhalila nové výsledky, které dokazují, že sekvenační data jsou nejpřesnějším nástrojem analýzy genotypu.
Annotation in English
Escherichia coli are one of the most important intestinal bacteria commonly found in the gastrointestinal tract of warm-blooded animals, including humans. One of the mechanisms by which conquers the position within the microbial population is the production of antimicrobial substances - bacteriocins. In the practical part of the work, in 15 strains of Escherichia coli isolated from venison were performed detection of bacteriocinogeny. In 14 of 15 strains was found ability to production of bacteriocins and then these production strains were identified. A total 13 of the 15 tested strains were multi-productive. The most frequently produced bacteriocins were colicins B, M, Ia/Ib and microcin B17. Four strains were selected for preparation of crude mixture of bacteriocins and their antimicrobial activity was quantitatively determined. Strain S7 with the highest titre was chosen for successive application research. Basic bioinformatic analysis of bacterial genomes in strains 225, S35 and 28 was used to study the genotypic properties. The MUMmer online tool confirmed presence of those bacteriocin types, which were found by PCR in the multiproduction strain 225. In addition, a gene for microcin V was found in the genome in strains 225 and 28. Genomic analysis thus revealed new results and show that sequencing data are the most accurate tool for genotype analysis.
Popište bakterii Escherichia coli z hlediska jejich fyziologických vlastností, její význam a výskyt.
Charakterizujte koliciny a mikrociny.
Popište vlastnosti multibakteriocinogenních kmenů Escherichia coli.
Popište bioinformatické metody analýzy bakteriálního genomu.
II. Praktická část
Detekce bakteriocinogenie u kmenů Escherichia coli izolovaných ze zvěřiny.
Bakteriocinotypizace u produkčních kmenů metodou PCR.
Příprava surového kolicinu a vytipování vhodného kmene pro následné aplikace.
Sekvenace a analýza genomů vybraných kmenů Escherichia coli izolovaných ze zvěřiny.
Research Plan
I. Teoretická část
Popište bakterii Escherichia coli z hlediska jejich fyziologických vlastností, její význam a výskyt.
Charakterizujte koliciny a mikrociny.
Popište vlastnosti multibakteriocinogenních kmenů Escherichia coli.
Popište bioinformatické metody analýzy bakteriálního genomu.
II. Praktická část
Detekce bakteriocinogenie u kmenů Escherichia coli izolovaných ze zvěřiny.
Bakteriocinotypizace u produkčních kmenů metodou PCR.
Příprava surového kolicinu a vytipování vhodného kmene pro následné aplikace.
Sekvenace a analýza genomů vybraných kmenů Escherichia coli izolovaných ze zvěřiny.
Recommended resources
[1] M. A. RILEY and O. GILLOR. Research and applications in bacteriocins. Wymondham: Horizon Bioscience, 2007. ISBN 9781904933236.Dostupné z: https://books.google.cz/books?id=pQyRyIdm7O0C&pg=PA1&lpg=PA1&dq=riley+research+bacteriocins&source=bl&ots=VACyM3UwO6&sig=Gk5beWWv_h5pbmzxyXqfwgpfXMA&hl=cs&sa=X&ved=0ahUKEwiw5Jeg5InQAhWDnBoKHSf0DecQ6AEIMDAC#v=onepage&q=riley%20research%20bacteriocins&f=false
[2] C. J. WALSH, C. M. GUINANE, C. HILL, R. P. ROSS, P.W. O'TOOLE a P. D. COTTER. In silico identification of bacteriocin gene clusters in the gastrointestinal tract, based on the Human Microbiome Project's reference genome database. BMC Microbiology, 2015, vol. 15, issue 1. DOI: 10.1186/s12866-015-0515-4. ISSN 1471-2180.Dostupné z:http://bmcmicrobiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12866-015-0515-4
[3] D. M. GORDON and C. L. O'BRIEN. Bacteriosin diversity and frequency of multiple bacteriocin production in Escherichia coli. Microbiology, 2006, vol. 152. DOI: 10.1099/mic.0.28690-0.Dostupné z: http://mic.microbiologyresearch.org/content/journal/micro/10.1099/mic.0.28690-0
[4] E. CASCALES, S. K. BUCHANAN, D. DUCHE, C. KLEANTHOUS, R. LLOUBES, K. POSTLE, M. RILEY, S. SLATIN and D. CAVARD. Colicin Biology. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2007, vol. 71, issue 1. DOI: 10.1128/MMBR.00036-06.
[5] U. BLASZCZYK and J. MOCZARNY. Bacteriocins of Gram-negative bacteria - structure, mode of action and potential applications.Postepy Mikrobiologii.2016, vol. 55 issue 2. Dostupné z:https://www.researchgate.net/publication/303366815_Bacteriocins_of_Gram-negative_bacteria_-_structure_mode_of_action_and_potential_applications
Recommended resources
[1] M. A. RILEY and O. GILLOR. Research and applications in bacteriocins. Wymondham: Horizon Bioscience, 2007. ISBN 9781904933236.Dostupné z: https://books.google.cz/books?id=pQyRyIdm7O0C&pg=PA1&lpg=PA1&dq=riley+research+bacteriocins&source=bl&ots=VACyM3UwO6&sig=Gk5beWWv_h5pbmzxyXqfwgpfXMA&hl=cs&sa=X&ved=0ahUKEwiw5Jeg5InQAhWDnBoKHSf0DecQ6AEIMDAC#v=onepage&q=riley%20research%20bacteriocins&f=false
[2] C. J. WALSH, C. M. GUINANE, C. HILL, R. P. ROSS, P.W. O'TOOLE a P. D. COTTER. In silico identification of bacteriocin gene clusters in the gastrointestinal tract, based on the Human Microbiome Project's reference genome database. BMC Microbiology, 2015, vol. 15, issue 1. DOI: 10.1186/s12866-015-0515-4. ISSN 1471-2180.Dostupné z:http://bmcmicrobiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12866-015-0515-4
[3] D. M. GORDON and C. L. O'BRIEN. Bacteriosin diversity and frequency of multiple bacteriocin production in Escherichia coli. Microbiology, 2006, vol. 152. DOI: 10.1099/mic.0.28690-0.Dostupné z: http://mic.microbiologyresearch.org/content/journal/micro/10.1099/mic.0.28690-0
[4] E. CASCALES, S. K. BUCHANAN, D. DUCHE, C. KLEANTHOUS, R. LLOUBES, K. POSTLE, M. RILEY, S. SLATIN and D. CAVARD. Colicin Biology. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2007, vol. 71, issue 1. DOI: 10.1128/MMBR.00036-06.
[5] U. BLASZCZYK and J. MOCZARNY. Bacteriocins of Gram-negative bacteria - structure, mode of action and potential applications.Postepy Mikrobiologii.2016, vol. 55 issue 2. Dostupné z:https://www.researchgate.net/publication/303366815_Bacteriocins_of_Gram-negative_bacteria_-_structure_mode_of_action_and_potential_applications
