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Method Article
Este protocolo fornece uma descrição completa e abrangente do processo detalhado para o isolamento, purificação e identificação de Bacillus licheniformis produtores de bacitracina a partir de fezes de porcos saudáveis.
Bacillus licheniformis e bacitracina têm um enorme mercado de aplicação e valor nas áreas de medicina, química, aquicultura, produtos agrícolas e secundários. Portanto, a seleção de B. licheniformis com alta produção de bacitracina é de grande importância. Neste protocolo experimental, o bacilo com alto rendimento de bacitracina foi isolado, purificado e identificado a partir das fezes frescas de suínos saudáveis. O efeito inibitório do metabólito secundário bacitracina sobre Micrococcus luteus também foi testado. A cromatografia em camada delgada e a cromatografia líquida de alta eficiência foram utilizadas para a detecção qualitativa e quantitativa da bacitracina. As características fisiológicas e bioquímicas de B. licheniformis foram determinadas por kits relevantes. As relações filogenéticas de B. licheniformis foram determinadas e construídas usando detecção de sequência gênica. Este protocolo descreve e apresenta o processo padrão de isolamento, purificação e identificação de B. licheniformis a partir de fezes frescas de animais de várias perspectivas, fornecendo um método para a utilização em larga escala de B. licheniformis e bacitracina em fábricas.
Bacillus licheniformis é uma espécie de Bacillus da família Firmicutes, amplamente distribuída em vários ambientes, como água, solo e intestino de animais1. B. licheniformis tem uma estrutura curta e robusta em forma de bastonete e se move individualmente2. A colônia é quase redonda e opaca, com uma protuberância central e bordas limpas de branco acinzentado3. Possui forte capacidade de crescimento e reprodução e pode absorver e utilizar nutrientes de várias fontes de carbono, como monossacarídeos, polissacarídeos, cetose e ácidos orgânicos4. No estágio posterior de crescimento e desenvolvimento, B . licheniformis pode existir na forma de esporos dormentes e produzir substâncias antibacterianas, como bacitracina, liquenisina e surfactina. Também pode resistir à deficiência nutricional e ao ambiente externo extremo5. Não há preferência óbvia de códons, e o sistema de secreção eficiente determina a secreção proteica heteróloga de B. licheniformis, que é o dobro da de Bacillus subtilis6. É frequentemente usado para produzir preparações enzimáticas como protease, amilase e celulase7. Devido à sua falta de toxinas endógenas, é certificada como uma estirpe segura para alimentos e listada no QPS pela EFSA8. Portanto, existem vários usos potenciais, incluindo a produção de compostos bioativos, que têm uma ampla gama de aplicações nas indústrias de aquicultura, agricultura, alimentos, biomedicina e farmacêutica. Além disso, B. licheniformis é um componente importante da flora intestinal animal, que pode promover os animais a melhorar o desempenho da produção, melhorar o equilíbrio da flora intestinal e prevenir doenças. Todo o genoma de B. licheniformis ATCC14580 foi analisado em 2004, e as informações básicas de tradução da transcrição, dobramento de proteínas e mecanismo de secreção foram gradualmente compreendidas9. Essa informação genética o torna propício para a modificação genética em nível molecular, contribuindo para facilitar a produção em larga escala de B. licheniformis.
A bacitracina é um antibiótico peptídico dodecacíclico produzido pela peptídeo sintetase não ribossômica por metabolismo secundário em B. subtilis e B. licheniformis. A bacitracina é uma mistura composta por vários componentes, como bacitracina A, B e C, onde um ou dois aminoácidos diferem entre cada componente; entre estes, a bacitracina A tem a atividade biológica mais forte10. A bacitracina pode inibir bactérias gram-positivas, como Staphylococcus e Micrococcus luteus , e algumas bactérias gram-negativas, inibindo a formação da parede celular e interagindo com proteínas de ligação à membrana11. Enquanto isso, a bacitracina é segura e estável, não é fácil de produzir resistência aos medicamentos e pode ser compatível com outros medicamentos antibacterianos12. Portanto, a bacitracina é usada na prática médica e veterinária. Além disso, devido à sua rápida taxa de eliminação e baixa taxa de absorção, também pode ser usado como aditivo para ração animal13.
B. licheniformis pode colonizar o intestino e melhorar o microambiente gastrointestinal. A capacidade de adesão e reprodução e as funções fisiológicas relacionadas de Bacillus de diferentes fontes no trato gastrointestinal de diferentes animais são diferentes. O B. licheniformis derivado de porco é mais propício à colonização no intestino de porcos e outros animais. Existe uma estreita relação entre a abundância relativa de probióticos intestinais e o estado de saúde do hospedeiro14. A suplementação dietética com mistura de B. licheniformis em leitões desmamados melhora o ecossistema intestinal, alterando a composição da microbiota e a atividade metabólica, além de afetar a mucosa intestinal15. As fezes dos animais podem refletir o tipo e a quantidade da flora intestinal animal. Este protocolo descreve o isolamento e purificação de Bacillus spp. produtores de bacitracina de fezes de suínos saudáveis. As fezes são derivadas de porcas Taihu que não são alimentadas com ração composta e têm excelente desempenho de produção em fazendas de suínos. Os isolados foram identificados como B. licheniformis com base em suas características morfológicas, propriedades físico-químicas e identificação bioquímica.
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Todos os procedimentos experimentais foram documentados e aprovados pelo Comitê de Ética da Universidade Tecnológica de Nanjing. As fezes foram derivadas de porcas Taihu com cerca de 2 anos de idade (ver Tabela de Materiais), que foram criadas em fazendas de porcos profissionais e padrão.
1. Preparação de mídia
2. Isolamento e purificação de Bacillus de fezes frescas de suínos saudáveis
3. Triagem para inibição da atividade de M. luteus
4. Identificação da bacitracina por cromatografia em camada delgada
5. Detecção de bacitracina por HPLC
6. Identificação morfológica
7. Identificação fisiológica e bioquímica
8. Determinação da sequência do gene da estirpe
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Neste experimento, 48 cepas de Bacillus foram isoladas de fezes frescas de suínos saudáveis, numeradas de 1001 a 1048. Dentre elas, 15 cepas apresentaram atividade antibacteriana contra M. luteus. Das 15 cepas, os títulos de bacitracina foram medidos por cromatografia líquida de alta eficiência, conforme mostrado na Tabela 1. Dentre eles, B. licheniformis nº 1026 apresentou o maior título de bacitracina, 456,35 ± 21,75 U/mL, de modo que...
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B. licheniformis cresce rapidamente com condições de cultura simples e consumo rápido de açúcar, e a tecnologia de fermentação madura é útil para economizar custos de produção industrial13. A ampla aplicação de B. licheniformis e suas secreções, a bacitracina, determinou seu valor de mercado promissor. Na agricultura, B. licheniformis é empregado como biofertilizante para melhorar o crescimento das plantas e a absorção ...
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Os autores não têm nada a divulgar.
Este estudo foi apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento da China (nº 2022YFC2104800) e pelo Projeto Seis Picos de Talentos na província de Jiangsu (nº 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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