Bakteriociny

Úvodní slovo

Bakteriociny představují skupinu mikrobiálních proteinů charakteristických úzkým spektrem účinnosti. Produkce bakteriocinů zvýhodňuje bakterie v jejich životním prostředí. Umožňuje eliminovat ostatní bakterie stejného nebo blízce příbuzného druhu, se kterými by soupeřily o společné energetické zdroje. V současnosti jsou definované 3 základní skupiny bakteriocinů gramnegativních bakterií - koliciny, mikrociny a korpuskulární bakteriociny.

Koliciny jsou vysokomolekulární proteiny (25–80 kDa) produkované Escherichia coli a jinými druhy z čeledi Enterobacteriaceae. Mikrociny jsou nízkomolekulární látky (do 10 kDa) peptidové povahy, produkované zástupci čeledě Enterobacteriaceae. V současnosti je detailně charakterizovaných 25 typů kolicinů a 12 typů mikrocinů. Mikrociny se od kolicinů liší širším spektrem účinku, vyšší stabilitou k extrémnímu pH, teplotě a vyšší rezistencí k proteázám. Koliciny jsou kódovány plazmidově zatímco mikrociny mohou být kódovány na plazmidu či chromozomálně. Korpuskulární bakteriociny jsou vysokomolekulární částice podobné fágovému bičíku (phage tail-like bacteriocins). Výskyt korpuskulárních bakteriocinů byl pozorovaný např. u druhů Budvicia aquatica, Pseudomonas aeruginosa a Pragia fontium.

Předpokládá se, že bakteriociny produkované E. coli mohou působit jako probiotika a antibiotika. Často používaným probiotickým kmenem je nepatogenní kmen E. coli Nissle 1917, producent mikrocinů H47 a M. Tento kmen byl izolovaný německým bakteriologem Alfredem Nisslem v období 1. světové války. Používal se jako ochrana vojáků před infekčními průjmy. V současnosti je aktivní látkou probiotika Mutaflor®. U novorozenců, kterým byl aplikovaný kmen Nissle 1917, došlo k výraznému zvýšení hladiny imunoglobulinů IgA a IgM v krevním séru a filtrátu stolice, rovněž došlo ke zvýšení hladiny IgA ve slinách. Při studiu nespecifického imunitního systému na myších došlo ke zvýšení sekrečních schopností makrofágů, stoupla tvorba interleukinu 6, kyslíkových radikálů a byla zjištěna zvýšená produkce faktoru nádorové nekrózy po indukci makrofágů kmenem Nissle 1917. Probiotikum Mutaflor® se používá při léčbě poruch tlustého střeva – průjmy, zácpa, meteorizmus, chronická onemocnění střeva, např. ulcerózní kolitida a Crohnova choroba, alergie, ekzémy atd.

Užívání probiotik vede k aktivaci obranyschopnosti organizmu. Účinek kmene Nissle 1917 a tím pádem i účinek produkce mikrocinů H47 a M byl vyzkoušený i na adherentně invazivních E. coli (AIEC) kmenech izolovaných z biopsií pacientů trpících Crohnovou chorobou. Tento kmen výrazně snižoval schopnost AIEC kmenů adherovat a invadovat do epiteliálních buněk a doporučuje se jeho užívání při terapii chronických onemocnění střev.

Seznam přístrojů, materiálu a mikroorganizmů

Pomůcky a chemikálie

• Indikátorový kmen – E. coli K12 – ROW
• 1,2 % TYEA (8 g enzymatického lyzátu kaseinu, 5 g kvasničného extraktu, 5 g NaCl, 1 l H₂O, 12 g agaru)
• MPA (28 g agaru, 1 l H₂O)
• Chloroform

Mikroorganizmy

• Escherichia coli – izoláty ze střev člověka

Postup

• Kmeny E. coli očkovat vpichem do agaru (12 vpichů/kmenů na misku).
• Lze využít základní 1,2 % TYEA, 1,2 % TYEA agar s mitomycinem C (indikace SOS odpovědi, zvýšení produkce některých typů bakteriocinů), 1,2 % TYEA s trypsinem (rozklad bakteriocinů proteinového charakteru) nebo MPA (médium s málo živinami, zvýšení produkce některých typů bakteriocinů).
• Kultivace 48 hodin při 37 °C.
• Inaktivovat kmeny přidáním chloroformu pro uvolnění bakteriocinů do média. Na víčko misky umístit buničitou vatu, pipetovat 1 ml chloroformu a nechat působit 30 minut.
• Do 3 ml 0,66 % TYEA temperovaného na teplotu zhruba 45 °C přidat 100 µl indikátorové kultury.
• Médium s usmrcenými kmeny přelít 3 ml 0,66 % TYEA temperovaného na teplotu zhruba 45 °C a nechat ztuhnout.
• Kultivovat 24 hodin při 37 °C.
• Na základě tvorby inhibičních zón odlišit kmeny, které produkují bakteriociny (obr. 35).

Zhodnocení cvičení

Další informace k této problematice najdete v následující literatuře

Kontrolní otázky