The antimicrobial activity of partially purified enterocin K25, produced by Enterococcus sp. K25, was abolished by proteases such as pepsin and proteinase K. The bacteriocin was resistant to heat treatment at $75^{\circ}C$ for 15 min and lost 75% of its activity at $100^{\circ}C$ for 30 min. Enterocin K25 showed bactericidal mode of action against an indicator strain, Lactobacillus plantarum NCDO 955. Enterocin K25 was purified to 112.6-fold purity via conventional steps of ammonium sulfate precipitation, ion exchange chromatography, and reversed phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC). The molecular mass of the purified enterocin K25 was estimated as 4.3 kDa on an electrophoresis gel. Plasmid (${\sim}6.5\;kb$) linkage of production of enterocin K25 was confirmed by plasmid curing.
The bacterial strain isolated from Kimchi showed antibacterial activity against Micrococcus luteus IAM 1056. The selected strain was identified as Lactococcus lactis by 16S rRNA nucleotide sequence analysis and named as Lactococcus sp. KD 28. The treatment of culture supernatant with proteinase K removed antibacterial activity, indicating its proteinaceous nature, a bacteriocin. This bacteriocin was sensitive to hydrolytic enzymes such as ${\alpha}$-chymotrypsion, trypsin, proteinase K, lipase, ${\alpha}$-amylase and subtilisin A. The bacteriocin was highly thermostable and resistant to heating at $80^{\circ}C$ for up to an hour but 50 % of the total activity was remained at $100^{\circ}C$ for 30 min. The pH range from 2.0 to 8.0 had no effect on bacteriocin activity and it was not affected by solvents such as acetonitrile, isopropanol, methanol, chloroform and acetone up to 50% concentration. The bacteriocin showed antibacterial activity against M. luteus IAM 1056, Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis KCTC 1058, Enterococcus faecium KCTC 3095, Bacillus cereus KCTC 1013, B. subtilis KCTC 1023, Listeria ivanovii subsp. ivanovii KCTC 3444, Staphylococcus aureus subsp. aureus KCTC 1916, B. megaterium KCTC 1098 and B. sphaericus KCTC 1184. The bacteriocin was purified through ammonium sulfate concentration, SP-Sepharose chromatography and RP-HPLC. The molecular weight was estimated to be about 3.4 kDa by tricine-SDS-PAGE analysis.
A bacteriocin-producing strain PI80 was isolated from the gut of Penaeus indicus (Indian white shrimp) and identified as Streptococcus phocae PI80. The bacteriocin was purified from a culture supernatant to homogeneity as confirmed by Tricine SDS-PAGE. Reverse-phase HPLC analysis revealed a single active fraction eluted at 12.94 min, and MALDI-TOF mass spectrometry analysis showed the molecular mass to be 9.244 kDa. This molecular mass does not correspond to previously described streptococcal bacteriocins. The purified bacteriocin was named phocaecin PI80 from its producer strain, as this is the first report of bacteriocin production by Streptococcus phocae. The bacteriocin exhibited a broad spectrum of activity and inhibited important pathogens: Listeria monocytogenes, Vibrio parahaemolyticus, and V. fischeri. The antibacterial substance was also sensitive to proteolytic enzymes: trypsin, protease, pepsin, and chymotrypsin, yet insensitive to catalase, peroxidase, and diastase, confirming that the inhibition was due to a proteinaceous molecule (i.e., the bacteriocin), and not due to hydrogen peroxide or diacetyl. Phocaecin PI80 moderately tolerated heat treatment (up to $70^{\circ}C$ for 10 min) and resisted certain solvents (acetone, ethanol, and butanol). A massive leakage of $K^+$ ions from E. coli $DH5\alpha$, L. monocytogenes, and V. parahaemolyticus was induced by phocaecin PI80, as measured by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICPOES). Therefore, the results of this study show that phocaecin PI80 may be a useful tool for inhibiting L. monocytogenes in seafood products that do not usually undergo adequate heat treatment, whereas the cells of Streptococcus phocae PI80 could be used to control vibriosis in shrimp farming.
A bacteriocin produced by Lab. acidophilus GP4A isolated from fecal contents of pig was characterized. Lab. acidophilus GP4A produced a heat-stable and pH-resistant bacteriocin, which was hydrolyzed by trypsin and pepsin and active against various microorganisms. Lab. acidophilus GP4A produced bacteriocin at maximum rate when grown in MRS broth(pH 6.5${\sim}$7.5) at$37^{\cric}C$ or $40^{\cric}C$. The bacteriocin produced by Lab. acidophilus GP4A inhibited the growth of Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis 4794 in early logarithmic phase. The bacteriocin was purified by ammonium sulfate precipitation and Octyl sepharose CL-4B column chromatography. The purification resulted in a final yield of 21.7% and a 13.6-fold increase in the specific activity.
A bacteriocin-producing bacterium identified as Bacillus licheniformis was isolated from soybean sauce. Antibacterial activity was confirmed by paper disc diffusion method, using Micrococcus luteus as a test organism. The bacteriocin also showed antibacterial activities against Bacillus sphaericus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus planiarum, Paenibacillus polymyxa, and Pediococcus dextrinicus. Optimal culture conditions for the production of bacteriocin was attained by growing the cells in an MRS medium at a pH of 6.5~ 7.0 and a temperature of 37$^\circ$C for 36$\sim$48 hr. Solvents such as chloroform, ethanol, acetone, and acetonitrile had little effect on bacteriocin activity. However, about 50% of bacteriocin activity diminished with treatment of methanol and isopropanol at the final concentration of 50% at 25$^\circ$C for 1 hr. It was stable against a pH variation range from 3.0 and 7.0, but the activity reduced to 50% at a pH range from 9.0 to 11.0. It's activity was not affected by heat treatment at 100$^\circ$C for 30 min and 50% of activity was retained after heat treatment at 100$^\circ$C for 60 min, showing high thermostability. The bacteriocin was purified to a homogeneity through ammonium sulfate precipitation, SP-Sepharose ion-exchange chromatography, and reverse-phase high-performance liquid chromatography (HPLC). The entire purification protocol led to a 75-fold increase in specific activity and a 13.5% yield of bacteriocin activity. The molecular weight of purified bacteriocin was estimated to be about 2.5 kDa by tricine-SDS-PAGE.
Sung Wook Hong;Jong-Hui Kim;Hyun A Cha;Kun Sub Chung;Hyo Ju Bae;Won Seo Park;Jun-Sang Ham;Beom-Young Park;Mi-Hwa Oh
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.32
no.11
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pp.1462-1470
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2022
Natural antimicrobial substances are needed as alternatives to synthetic antimicrobials to protect against foodborne pathogens. In this study, a bacteriocin-producing bacterium, Bacillus subtilis HD15, was isolated from doenjang, a traditional Korean fermented soybean paste. We sequenced the complete genome of B. subtilis HD15. This genome size was 4,173,431 bp with a G + C content of of 43.58%, 4,305 genes, and 4,222 protein-coding genes with predicted functions, including a subtilosin A gene cluster. The bacteriocin was purified by ammonium sulfate precipitation, Diethylaminoethanol-Sepharose chromatography, and Sephacryl gel filtration, with 12.4-fold purification and 26.2% yield, respectively. The purified protein had a molecular weight of 3.6 kDa. The N-terminal amino acid sequence showed the highest similarity to Bacillus subtilis 168 subtilosin A (78%) but only 68% similarity to B. tequilensis subtilosin proteins, indicating that the antimicrobial substance isolated from B. subtilis HD15 is a novel bacteriocin related to subtilosin A. The purified protein from B. subtilis HD15 exhibited high antimicrobial activity against Listeria monocytogenes and Bacillus cereus. It showed stable activity in the range 0-70℃ and pH 2-10 and was completely inhibited by protease, proteinase K, and pronase E treatment, suggesting that it is a proteinaceous substance. These findings support the potential industrial applications of the novel bacteriocin purified from B. subtilis HD15.
Ham, Seung-Hee;Choi, Nack-Shick;Moon, Ja-Young;Baek, Sun-Hwa;Lee, Song-Min;Kang, Dae-Ook
Journal of Life Science
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v.27
no.2
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pp.202-210
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2017
As an effort to find a potential biopreservative, we isolated bacterial strains producing bacteriocin from fermented foods. A strain was finally selected and characteristics of the bacteriocin were investigated. The selected strain was identified as Bacillus subtilis E9-1 based on the 16S rRNA gene analysis. The culture supernatant of B. subtilis E9-1 showed antimicrobial activity against Gram-positive bacteria. Subtilisin A, ${\alpha}$-chymotrypsin, trypsin and proteinase K inactivated the antimicrobial activity, which means its proteinaceous nature, a bacteriocin. The bacteriocin activity was fully retained at the pH range from 2.0 to 8.0 and stable at up to $100^{\circ}C$ for 60 min. Solvents such as ethanol, isopropanol and methanol had no effect on the antimicrobial activity at the concentration of 100% but acetone and acetonitrile reduced the activity at up to 100% concentration. Cell growth of four indicator strains was dramatically decreased in dose-dependent manner. Listeria monocytogenes was the most sensitive, but Enterococcus faecium was the most resistant. Bacillus cereus and Staphylococcus aureus showed the medium sensitivity. The bacteriocin showed its antimicrobial activity against B. cereus and L. monocytogenes via bactericidal action. The number of viable cells of L. monocytogenes started to reduce after addition of bacteriocin to the minced beef. The bacteriocin was purified through acetone concentration, gel filtration chromatography and RP-HPLC. The whole purification step led to a 6.82 fold increase in the specific activity and 6% yield of bacteriocin activity. The molecular weight of the purified bacteriocin was determined to be 3.3 kDa by MALDI-TOF/TOF mass spectrometry.
Proceedings of the Korean Society for Applied Microbiology Conference
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2000.04a
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pp.53-60
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2000
Strain BH5 was isolated from naturally fermented Kimchi and identified as a bacteriocin producer, which has bactericidal activity against Micrococcus flavus ATCC 10240. Strain BH5 was identified tentatively as Lactococcus lactis by the API test and some characteristics. Lactococcus lactis BH5 showed a broad spectrum of activity against most of the non-pathogenic and pathogenic microorganisms tested by the modified deferred method. The activity of lacticin BH5, named tentatively as the bacteriocin produced by Lactococcus lactis BH5, was detected at the mid-log growth phase, reached its maximum during the early stationary phase, and decreased after the late stationary phase. Lacticin BH5 also showed a relatively broad spectrum of activity against non-pathogenic and pathogenic microorganisms as tested by the spot-on-lawn method. Its antimicrobial activity on sensitive indicator cells was completely disappeared by protease XIV or ${\alpha}$-chymotrypsin. The inhibitory activities of lacticin BH5 were detected during treatments up to 100$^{\circ}C$ for 30 min. Lacticin BH5 was very stable over a pH range of 2.0 to 9.0 and was stable with all the organic solvents examined. The cell concentration and bacteriocin production in strain BH5 were maximum when grown at 30$^{\circ}C$ in a modified MRS medium supplemented with 0.5% tryptone, 1.0% yeast extract, and 0.5% beef extract as nitrogen sources. It demonstrated a typical bactericidal mode of inhibition against Micrococcus flavus ATCC 10240. Lacticin BH5 was purified through ammonium sulfate precipitation, ethanol precipitation, and CM-Sepharose column chromatography. The apparent molecular mass of lacticin BH5 was estimated to be in the region of 3.7 kDa, by the direct detection of bactericidal activity after SDS-PAGE. Mutant strain NO141 which was isolated by nitrosoguanidine mutagenesis produced about 4 fold more bacteriocin than the wild type.
A novel bioactive molecule produced by Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki Bn1 (Bt-Bn1), isolated from a common pest of hazelnut, Balaninus nucum L. (Coleoptera: Curculionidae), was determined, purified, and characterized in this study. The Bt-Bn1 strain was investigated for antibacterial activity with an agar spot assay and well diffusion assay against B. cereus, B. weinhenstephenensis, L. monocytogenes, P. savastanoi, P. syringae, P. lemoignei, and many other B. thuringiensis strains. The production of bioactive molecule was determined at the early logarithmic phase in the growth cycle of strain Bt-Bn1 and its production continued until the beginning of the stationary phase. The mode of action of this molecule displayed bacteriocidal or bacteriolytic effect depending on the concentration. The bioactive molecule was purified 78-fold from the bacteria supernatant with ammonium sulfate precipitation, dialysis, ultrafiltration, gel filtration chromatography, and HPLC, respectively. The molecular mass of this molecule was estimated via SDS-PAGE and confirmed by the ESI-TOFMS as 3,139 Da. The bioactive molecule was also determined to be a heat-stable, pH-stable (range 6-8), and proteinase K sensitive antibacterial peptide, similar to bacteriocins. Based on all characteristics determined in this study, the purified bacteriocin was named as thuricin Bn1 because of the similarities to the previously identified thuricin-like bacteriocin produced by the various B. thuringiensis strains. Plasmid elution studies showed that gene responsible for the production of thuricin Bn1 is located on the chromosome of Bt-Bn1. Therefore, it is a novel bacteriocin and the first recorded one produced by an insect originated bacterium. It has potential usage for the control of many different pathogenic and spoilage bacteria in the food industry, agriculture, and various other areas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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