Questo protocollo fornisce una descrizione completa ed esaustiva del processo dettagliato per l'isolamento, la purificazione e l'identificazione del Bacillus licheniformis produttore di bacitracina da feci suine sane.
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Articolo metodologico
Questo protocollo fornisce una descrizione completa ed esaustiva del processo dettagliato per l'isolamento, la purificazione e l'identificazione del Bacillus licheniformis produttore di bacitracina da feci suine sane.
Il Bacillus licheniformis e la bacitracina hanno un enorme mercato applicativo e valore nei settori della medicina, della chimica, dell'acquacoltura, dell'agricoltura e dei prodotti secondari. Pertanto, la selezione di B. licheniformis con un'elevata produzione di bacitracina è di grande importanza. In questo protocollo sperimentale, il Bacillus con un'alta resa di bacitracina è stato isolato, purificato e identificato dalle feci fresche di suini sani. È stato inoltre testato l'effetto inibitorio del metabolita secondario bacitracina su Micrococcus luteus . La cromatografia su strato sottile e la cromatografia liquida ad alte prestazioni sono state utilizzate per la rilevazione qualitativa e quantitativa della bacitracina. Le caratteristiche fisiologiche e biochimiche di B. licheniformis sono state determinate mediante appositi kit. Le relazioni filogenetiche di B. licheniformis sono state determinate e costruite utilizzando il rilevamento della sequenza genica. Questo protocollo descrive e introduce il processo standard di isolamento, purificazione e identificazione di B. licheniformis da feci fresche animali da molteplici prospettive, fornendo un metodo per l'utilizzo su larga scala di B. licheniformis e bacitracina nelle fabbriche.
Il Bacillus licheniformis è una specie di Bacillus della famiglia Firmicutes, ampiamente distribuita in vari ambienti come l'acqua, il suolo e l'intestino degli animali1. B. licheniformis ha una struttura corta e robusta simile a un bastoncino e si muove individualmente2. La colonia è quasi rotonda e opaca, con un rigonfiamento centrale e bordi puliti di colore bianco grigiastro3. Ha una forte capacità di crescita e riproduzione e può assorbire e utilizzare nutrienti da varie fonti di carbonio, come monosaccaridi, polisaccaridi, chetoso e acidi organici4. Nella fase successiva della crescita e dello sviluppo, B. licheniformis può esistere sotto forma di spore dormienti e produrre sostanze antibatteriche come bacitracina, lichenisina e surfactina. Può anche resistere a carenze nutrizionali e all'ambiente esterno estremo5. Non c'è un'evidente preferenza per il codone e l'efficiente sistema di secrezione determina la secrezione proteica eterologa di B. licheniformis, che è il doppio di quella di Bacillus subtilis6. Viene spesso utilizzato per produrre preparati enzimatici come la proteasi, l'amilasi e la cellulasi7. A causa della sua assenza di tossine endogene, è certificato come ceppo sicuro per gli alimenti ed elencato nell'indice QPS dell'EFSA8. Pertanto, ci sono diversi potenziali usi, tra cui la produzione di composti bioattivi, che hanno una vasta gamma di applicazioni nell'acquacoltura, nell'agricoltura, nell'alimentazione, nella biomedicina e nelle industrie farmaceutiche. Inoltre, B. licheniformis è un componente importante della flora intestinale animale, che può promuovere gli animali per migliorare le prestazioni produttive, migliorare l'equilibrio della flora intestinale e prevenire le malattie. L'intero genoma di B. licheniformis ATCC14580 è stato analizzato nel 2004 e le informazioni di base sulla traduzione della trascrizione, il ripiegamento delle proteine e il meccanismo di secrezione sono state gradualmente comprese9. Queste informazioni genetiche lo rendono favorevole alla modificazione genetica a livello molecolare, contribuendo a facilitare la produzione su larga scala di B. licheniformis.
La bacitracina è un antibiotico peptidico dodecaciclico prodotto dalla peptide sintetasi non ribosomiale mediante metabolismo secondario in B. subtilis e B. licheniformis. La bacitracina è una miscela composta da vari componenti come la bacitracina A, B e C, in cui uno o due amminoacidi differiscono tra ciascun componente; tra queste, la bacitracina A ha la più forte attività biologica10. La bacitracina può inibire i batteri gram-positivi come lo Staphylococcus e il Micrococcus luteus e alcuni batteri gram-negativi inibendo la formazione della parete cellulare e interagendo con le proteine leganti la membrana11. Nel frattempo, la bacitracina è sicura e stabile, non è facile produrre resistenza ai farmaci e può essere compatibile con altri farmaci antibatterici12. Pertanto, la bacitracina viene utilizzata nella pratica medica e veterinaria. Inoltre, grazie al suo rapido tasso di eliminazione e al basso tasso di assorbimento, può essere utilizzato anche come additivo per l'alimentazione animale13.
B. licheniformis può colonizzare l'intestino e migliorare il microambiente gastrointestinale. L'adesione e la capacità riproduttiva e le relative funzioni fisiologiche del Bacillus da diverse fonti nel tratto gastrointestinale di diversi animali sono diverse. Il B. licheniformis derivato dal maiale è più favorevole alla colonizzazione nell'intestino dei suini e di altri animali da reddito. Esiste una stretta relazione tra la relativa abbondanza di probiotici intestinali e lo stato di salute dell'ospite14. L'integrazione alimentare con la miscela di B. licheniformis nei suinetti svezzati migliora l'ecosistema intestinale modificando la composizione del microbiota e l'attività metabolica e influisce anche sulla mucosa intestinale15. Le feci animali possono riflettere il tipo e la quantità di flora intestinale animale. Questo protocollo descrive l'isolamento e la purificazione del Bacillus spp. produttore di bacitracina da feci suine sane. Le feci derivano da scrofe Taihu che non vengono alimentate con mangimi composti e hanno eccellenti prestazioni produttive negli allevamenti di suini. Gli isolati sono stati identificati come B. licheniformis in base alle loro caratteristiche morfologiche, proprietà fisico-chimiche e identificazione biochimica.
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Tutte le procedure sperimentali sono state documentate e approvate dal Comitato Etico della Nanjing Tech University. Le feci sono state ricavate da scrofe Taihu di circa 2 anni (vedi Tabella dei materiali), che sono state allevate in allevamenti di maiali professionali e standard.
1. Preparazione dei terreni
2. Isolamento e purificazione del Bacillus da feci fresche di suini sani
3. Screening per l'inibizione dell'attività di M. luteus
4. Identificazione della bacitracina mediante cromatografia su strato sottile
5. Rilevamento della bacitracina mediante HPLC
6. Identificazione morfologica
7. Identificazione fisiologica e biochimica
8. Determinazione della sequenza genica del ceppo
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In questo esperimento, 48 ceppi di Bacillus sono stati isolati da feci fresche di suini sani, in numero da 1001 a 1048. Tra questi, 15 ceppi avevano attività antibatterica contro M. luteus. Dei 15 ceppi, i titoli di bacitracina sono stati misurati mediante cromatografia liquida ad alta prestazione, come mostrato nella Tabella 1. Tra questi, B. licheniformis n. 1026 aveva il titolo di bacitracina più alto, 456,35 ± 21,75 U/mL, quindi il n. 1026 è stato selezionato per gli esperi...
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B. licheniformis cresce rapidamente con condizioni di coltura semplici e un rapido consumo di zucchero, e la tecnologia di fermentazione matura è utile per risparmiare sui costi di produzione industriale13. L'ampia applicazione di B. licheniformis e delle sue secrezioni, la bacitracina, ha determinato il suo promettente valore di mercato. In agricoltura, B. licheniformis è impiegato come biofertilizzante per migliorare la crescita delle ...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo studio è stato supportato dal National Key Research and Development Program of China (n. 2022YFC2104800) e dal Six Talent Peaks Project nella provincia di Jiangsu (n. 2019-NY-058).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 2 &volte; Phanta Flash Master Mix | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanchino, Cina | P252-01 | |
| 2kb Marcatore DNA | Beijing Trans Biotechnology Co., Ltd., Pechino, Cina | BM121-01 | |
| Acetonitrile | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | A104443 | |
| Agar in polvere | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | A800730 | |
| Agarosio | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | A104062 | |
| Solfato di ammonio ((NH4)2SO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, Cina | 10002917 | |
| sterilizzatore per autoclave | Zealway Instrument Inc., Xiamen, Cina | GI36DWS | |
| Striscia di identificazione biochimica del bacillo | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Cina | HBIG14 | |
| Bacitracin | Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | B65740 | |
| Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., Pechino, Cina | DP209 | ||
| Pellicola sigillante traspirante | Beijing Leiborun Biotechnology Co., Ltd. | BS-QM-01A | |
| Butanolo | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | B433378 | |
| C18 (5 μ m, 4.6 & volte; 250 mm) Colonna HPLC | Rizhao Kepuno New Material Co., Ltd., Rizhao, Cina | C1805-462510 | |
| Carbonato di calcio (CaCO3) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, Cina | 10005717 | |
| Centrifuga | New Brunswick Scientific Co., Inc., Regno Unito | 5452 | |
| Serbatoio cromatografico... | Nanjing Tenghui Experimental Technology Co., Ltd., Nanjing, Cina | P-1 | |
| Bottiglia conica | Sichuan Shubo Co., Ltd., Chengdu, Cina | 18012 | |
| Incubatore a temperatura costante | Taist Instrument Co., Ltd., Tianjin, Cina | GH4500 | |
| Fosfato dipotassico (K2HPO4) | Xilong Chemical Co., Ltd., Guangdong, Cina | XL0015 | |
| EDTA-2Na | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | E397526 | |
| Bilancia elettronica | Mettler Toledo International Co., Ltd. | FA2104 | |
| Alcool etilico | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | Kit di purificazione Midi E130059 | |
| Gel | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., Pechino, Cina | DP302 | |
| Asta di vetro | Chengdu Yibang Kexi Instrument Co., Ltd. | 1294 | |
| Glucosio | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | di D823520 | |
| Gram | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Cina | HB8278 | |
| Cromatografo liquido ad alte prestazioni | Agilent Technologies, Inc., California, America | 1260 | |
| Apparecchio | per elettroforesi orizzontaleBeijing Liuyi Biotechnology Co., Ltd., Pechino, Cina | DYCP-31DN BIOMATE | |
| Anello di inoculazione | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., Shanghai, Cina | 3171026 | |
| Agitatore magnetico | Wiggens GmbH Co., Ltd., Germania | WH220 PLUS | |
| Alcool metilico | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | M116115 | |
| Provetta per microcentrifuga | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., Shanghai, Cina | 1351171 | |
| Micrococcus luteus | Bena Culture Collection, Suzhou, Cina | BNCC102589 | |
| Membrana filtrante microporosa | Nantong Suri Experimental Equipment Co., Ltd. | PES0.22 | |
| Ninidrin | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | N105629 | |
| Microscopio ottico | Strumento ottico Fabbrica, Shanghai, Cina | DYS-108 | |
| Feci di maiale | Nanjing Quanfu Pig Farm, Nanchino, Cina | ||
| Amplificatore di reazione a catena della polimerasi (PCR) | Suzhou Dongsheng Xingye Scientific Instrument Co., Ltd., Suzhou, Cina | ETC811 | |
| Società di sequenziamento professionale | General Biology (Anhui) Co., Ltd., Anhui, Cina | ||
| Piridina | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | P111516 | |
| Shaker | Taicang Qiangle Experimental Equipment Co., Ltd., Taicang, Cina | Piastra | |
| GF254 | Yantai Huayang New Material Co., Ltd., Yantai, Cina | HPT-HSGF5025023 | |
| Cloruro di sodio (NaCl) | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | S805275 | |
| Citrato di sodio | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, Cina | C39197100001 | |
| Amido solubile | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | S817547 | |
| Termostato bagno d'acqua | Shanghai Heheng Instrument Equipment Co., Ltd., Shanghai, Cina | DK-8D | |
| Tryptone | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, Cina | T139519 | |
| Ultra GelRed | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanjing, Cina | GR501-01 | |
| Strumento per acqua ultra pura | Merck KGaA Co., Ltd., Germania | Milli Pulitore ad ultrasuoni Direct-Q8 | |
| Jiangsu Huaguan Electric Appliance Group Co., Ltd., Jiangsu, Cina | SB-100DT | ||
| Calibro a corsoio. | Sanfeng Company, Giappone | N20P | |
| Estratto di lievito in polvere | Vicbio Biotechnology Co., Ltd., Pechino, Cina | LP0021 |
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