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Method Article
Ce protocole fournit une description complète et exhaustive du processus détaillé d’isolement, de purification et d’identification de Bacillus licheniformis producteur de bacitracine à partir de fèces de porcs sains.
Bacillus licheniformis et la bacitracine ont un énorme marché d’application et une valeur dans les domaines de la médecine, de la chimie, de l’aquaculture, de l’agriculture et des produits secondaires. Par conséquent, la sélection de B. licheniformis avec une production élevée de bacitracine est d’une grande importance. Dans ce protocole expérimental, des bacilles à haut rendement de bacitracine ont été isolés, purifiés et identifiés à partir de fèces fraîches de porcs sains. L’effet inhibiteur du métabolite secondaire bacitracine sur Micrococcus luteus a également été testé. La chromatographie sur couche mince et la chromatographie liquide à haute performance ont été utilisées pour la détection qualitative et quantitative de la bacitracine. Les caractéristiques physiologiques et biochimiques de B. licheniformis ont été déterminées à l’aide de trousses pertinentes. Les relations phylogénétiques de B. licheniformis ont été déterminées et construites à l’aide de la détection de séquences génétiques. Ce protocole décrit et présente le processus standard d’isolement, de purification et d’identification de B. licheniformis à partir d’excréments frais d’animaux sous plusieurs angles, fournissant une méthode pour l’utilisation à grande échelle de B. licheniformis et de la bacitracine dans les usines.
Bacillus licheniformis est une espèce de Bacillus de la famille des Firmicutes, qui est largement distribuée dans divers environnements tels que l’eau, le sol et les intestins des animaux1. B. licheniformis a une structure courte et robuste en forme de bâtonnet et se déplace individuellement2. La colonie est presque ronde et terne, avec un renflement central et des bords nets de blanc grisâtre3. Il a une forte capacité de croissance et de reproduction et peut absorber et utiliser des nutriments provenant de diverses sources de carbone, telles que les monosaccharides, les polysaccharides, le cétose et les acides organiques4. Aux derniers stades de croissance et de développement, B. licheniformis peut exister sous forme de spores dormantes et produire des substances antibactériennes telles que la bacitracine, la lichénysine et la surfactine. Il peut également résister aux carences nutritionnelles et aux environnements extérieursextrêmes 5. Il n’y a pas de préférence évidente pour les codons, et le système de sécrétion efficace détermine la sécrétion de protéines hétérologues de B. licheniformis, qui est deux fois celle de Bacillus subtilis6. Il est souvent utilisé pour produire des préparations enzymatiques telles que la protéase, l’amylase et la cellulase7. En raison de son absence de toxines endogènes, elle est certifiée comme une souche sans danger pour les aliments et inscrite au QPS par l’EFSA8. Par conséquent, il existe plusieurs utilisations potentielles, y compris la production de composés bioactifs, qui ont un large éventail d’applications dans l’aquaculture, l’agriculture, l’alimentation, la biomédecine et les industries pharmaceutiques. De plus, B. licheniformis est un composant important de la flore intestinale animale, qui peut favoriser l’amélioration des performances de production, l’équilibre de la flore intestinale et la prévention des maladies. L’ensemble du génome de B. licheniformis ATCC14580 a été analysé en 2004, et les informations de base sur la traduction de la transcription, le repliement des protéines et le mécanisme de sécrétion ont été progressivement comprises9. Cette information génétique le rend propice à la modification génétique au niveau moléculaire, contribuant ainsi à faciliter la production à grande échelle de B. licheniformis.
La bacitracine est un antibiotique peptidique dodécacylique produit par la peptide synthétase non ribosomique par métabolisme secondaire chez B. subtilis et B. licheniformis. La bacitracine est un mélange composé de divers composants tels que la bacitracine A, B et C, où un ou deux acides aminés diffèrent entre chaque composant ; parmi celles-ci, la bacitracine A a la plus forte activité biologique10. La bacitracine peut inhiber les bactéries à Gram positif telles que Staphylococcus et Micrococcus luteus et certaines bactéries à Gram négatif en inhibant la formation de la paroi cellulaire et en interagissant avec les protéines de liaison membranaire11. Pendant ce temps, la bacitracine est sûre et stable, il n’est pas facile de produire une résistance aux médicaments et elle peut être compatible avec d’autres médicaments antibactériens12. Par conséquent, la bacitracine est utilisée dans la pratique médicale et vétérinaire. De plus, en raison de son taux d’élimination rapide et de son faible taux d’absorption, il peut également être utilisé comme additif pour l’alimentation animale13.
B. licheniformis peut coloniser l’intestin et améliorer le microenvironnement gastro-intestinal. La capacité d’adhésion et de reproduction et les fonctions physiologiques associées des bacilles provenant de différentes sources dans le tractus gastro-intestinal de différents animaux sont différentes. Le B. licheniformis dérivé du porc est plus propice à la colonisation dans les intestins des porcs et d’autres animaux d’élevage. Il existe une relation étroite entre l’abondance relative de probiotiques intestinaux et l’état de santé de l’hôte14. La supplémentation alimentaire avec un mélange de B. licheniformis chez les porcelets sevrés améliore l’écosystème intestinal en modifiant la composition du microbiote et l’activité métabolique, et affecte également la muqueuse intestinale15. Les excréments d’animaux peuvent refléter le type et la quantité de flore intestinale animale. Ce protocole décrit l’isolement et la purification de Bacillus spp. producteurs de bacitracine à partir d’excréments de porcs sains. Les excréments proviennent de truies de Taihu qui ne sont pas nourries avec des aliments composés et qui ont d’excellentes performances de production dans les élevages porcins. Les isolats ont été identifiés comme étant B . licheniformis en raison de leurs caractéristiques morphologiques, de leurs propriétés physicochimiques et de leur identification biochimique.
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Toutes les procédures expérimentales ont été documentées et approuvées par le comité d’éthique de l’Université Nanjing Tech. Les excréments provenaient de truies de Taihu âgées d’environ 2 ans (voir tableau des matériaux), qui étaient élevées dans des élevages porcins professionnels et standard.
1. Préparation des supports
2. Isolement et purification de Bacillus à partir d’excréments frais de porcs sains
3. Dépistage de l’inhibition de l’activité de M. luteus
4. Identification de la bacitracine par chromatographie sur couche mince
5. Détection de la bacitracine par HPLC
6. Identification morphologique
7. Identification physiologique et biochimique
8. Détermination de la séquence du gène de la souche
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Dans cette expérience, 48 souches de Bacillus ont été isolées à partir d’excréments frais de porcs sains, numérotés de 1001 à 1048. Parmi elles, 15 souches avaient une activité antibactérienne contre M. luteus. À partir des 15 souches, les titres de bacitracine ont été mesurés par chromatographie liquide à haute performance, comme le montre le tableau 1. Parmi eux, B. licheniformis n° 1026 avait le titre de bacitracine le plu...
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B. licheniformis se développe rapidement dans des conditions de culture simples et une consommation rapide de sucre, et la technologie de fermentation mature est utile pour réduire les coûts de production industrielle13. L’application généralisée de B. licheniformis et de ses sécrétions, la bacitracine, a déterminé sa valeur marchande prometteuse. En agriculture, B. licheniformis est utilisé comme biofertilisant pour amélio...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Cette étude a été soutenue par le Programme national de recherche et de développement clés de la Chine (n° 2022YFC2104800) et le projet Six Talent Peaks dans la province du Jiangsu (n° 2019-NY-058).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
2 × Phanta Flash Master Mix | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanjing,China | P252-01 | |
2kb DNA Marker | Beijing Trans Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China | BM121-01 | |
Acetonitrile | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | A104443 | |
Agar powder | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | A800730 | |
Agarose | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | A104062 | |
Ammonium sulfate ((NH4)2SO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | 10002917 | |
Autoclave sterilizer | Zealway Instrument Inc., Xiamen, China | GI36DWS | |
Bacillus biochemical identification strip | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China | HBIG14 | |
Bacitracin | Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd., Shanghai, China | B65740 | |
Bacteria DNA Extraction Kit | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., Beijing, China | DP209 | |
Breathable sealing film | Beijing Leiborun Biotechnology Co., Ltd. | BS-QM-01A | |
Butanol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | B433378 | |
C18 (5 μm, 4.6 × 250 mm) HPLC column | Rizhao Kepuno New Material Co., Ltd., Rizhao, China | C1805-462510 | |
Calcium carbonate (CaCO3) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | 10005717 | |
Centrifuge | New Brunswick Scientific Co., Inc., UK | 5452 | |
Chromatographic tank | Nanjing Tenghui Experimental Technology Co., Ltd., Nanjing, China | P-1 | |
Conical bottle | Sichuan Shubo Co., Ltd., Chengdu, China | 18012 | |
Constant temperature incubator | Taist Instrument Co., Ltd., Tianjin, China | GH4500 | |
Dipotassium phosphate (K2HPO4) | Xilong Chemical Co., Ltd., Guangdong, China | XL0015 | |
EDTA-2Na | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | E397526 | |
Electronic balance | Mettler Toledo International Co., Ltd. | FA2104 | |
Ethyl alcohol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | E130059 | |
Gel Midi Purification Kit | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., Beijing, China | DP302 | |
Glass rod | Chengdu Yibang Kexi Instrument Co., Ltd. | 1294 | |
Glucose | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | D823520 | |
Gram 's staining solution kit | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China | HB8278 | |
High performance liquid chromatograph | Agilent Technologies, Inc., California, America | 1260 | |
Horizontal electrophoresis apparatus | Beijing Liuyi Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China | DYCP-31DN BIOMATE | |
Inoculation ring | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., Shanghai, China | 3171026 | |
Magnetic stirrer | Wiggens GmbH Co., Ltd., Germany | WH220 PLUS | |
Methyl alcohol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | M116115 | |
Microcentrifuge tube | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., Shanghai, China | 1351171 | |
Micrococcus luteus | Bena Culture Collection, Suzhou, China | BNCC102589 | |
Microporous filter membrane | Nantong Suri Experimental Equipment Co., Ltd. | PES0.22 | |
Ninhydrin | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | N105629 | |
Optical microscope | Optical Instrument Factory, Shanghai, China | DYS-108 | |
Pig feces | Nanjing Quanfu Pig Farm, Nanjing, China | ||
Polymerase chain reaction (PCR) Amplifier | Suzhou Dongsheng Xingye Scientific Instrument Co., Ltd., Suzhou, China | ETC811 | |
Professional sequencing company | General Biology (Anhui) Co., Ltd., Anhui, China | ||
Pyridine | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | P111516 | |
Shaker | Taicang Qiangle Experimental Equipment Co., Ltd.,Taicang, China | HYL-C | |
Silica gel GF254 thin layer plate | Yantai Huayang New Material Co., Ltd., Yantai, China | HPT-HSGF5025023 | |
Sodium chloride (NaCl) | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | S805275 | |
Sodium citrate | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | C39197100001 | |
Soluble starch | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | S817547 | |
Thermostat water bath | Shanghai Heheng Instrument Equipment Co., Ltd., Shanghai, China | DK-8D | |
Tryptone | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | T139519 | |
Ultra GelRed | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanjing,China | GR501-01 | |
Ultra pure water instrument | Merck KGaA Co., Ltd., Germany | Milli Direct-Q8 | |
Ultrasonic cleaner | Jiangsu Huaguan Electric Appliance Group Co., Ltd., Jiangsu, China | SB-100DT | |
Vernier caliper | Sanfeng Company, Japan | N20P | |
Yeast extract powder | Vicbio Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China | LP0021 |
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