ABSTRACT
Bactérias regulam a expressão de diversos fenótipos de acordo com a sua densidade populacional, em um comportamento conhecido como quorum sensing. Em micro-organismos de origem alimentar, o quorum sensing pode influenciar na formação de biofilmes, produção de toxinas e de enzimas hidrolíticas. Em bactérias Gram-negativas a sinalização é normalmente mediada por moléculas de N-acilhomoserina lactona (AHLs), conhecidas por autoindutor 1 (AI-1). Estudos revelam a inibição do quorum sensing nestas bactérias por enzimas que degradam as AHLS, em um processo denominado quorum quenching. Tipicamente brasileiro, o queijo Canastra é um produto artesanal maturado, produzido a partir de leite cru e do pingo, um tipo de soro-fermento coletado e utilizado diariamente na produção. A composição microbiana do pingo é diversificada e característica da região produtora. Essa combinação de bactérias, única em cada queijaria, resulta em aroma e textura típicos. Enquanto a microbiota Gram-positiva contribui para o desenvolvimento de sabor, textura e aroma no produto, bactérias Gram-negativas nesses queijos são geralmente associadas à formação de olhaduras, aromas desagradáveis, má coagulação da massa e até à patogenicidade. Este trabalho visou analisar a interação entre a microbiota Gram-positiva e Gram-negativa presente no pingo pela detecção dos sistemas de quorum sensing e quorum quenching nas amostras. A presença de AHLs foi avaliada em 45 amostras de pingo, a partir da extração em acetato de etila acidificado e da avaliação dos extratos por meio de bioensaios com Agrobacterium tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372) e KYC55(pJZ410)(pJZ372)(pJZ384), resultando em apenas uma amostra positiva. Em seguida, 350 isolados foram obtidos a partir de 11 amostras de pingo, sendo 200 isolados classificados como Gram-positivos e 150 Gram-negativos. Os Gramnegativos foram avaliados quanto à produção de AHLs in vitro através de ensaio em placa utilizando as estirpes biossensoras A. tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372), Chromobacterium violaceum CV026 e Escherichia coli pSB403, resultando em 39 isolados produtores de AHLs, provenientes de 10 pingos diferentes. Já os isolados Gram-positivos foram analisados quanto à capacidade de inibição do QS utilizando as estirpes biossensoras C. violaceum CV026 e A. tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372), em meio suplementado com C6-HSL ou 3-oxo-C12-HSL. Foi detectada a inibição total da resposta ao quórum por 78 isolados testados, enquanto a inibição parcial foi provocada por outros 63. A inibição do crescimento das estirpes biossensoras também foi observada para 24 isolados. Os isolados promotores de inibição parcial foram recultivados em meio mínimo com C6-HSL ou 3-oxo-C12-HSL como únicas fontes de carbono. Foram recuperados 28 isolados, e a ação desses sobre diferentes substratos foi avaliada, resultando em 22 isolados produtores de lactonases e 6 produtores de acilase. Os 39 isolados Gram-negativos e os 28 isolados Gram-positivos finais foram identificados por MALDI-TOF MS, resultando, segundo o conhecimento do autor, no primeiro relato de produção de AHLs por Pseudomonas fulva, Enterobacter xiangfangensis e Lelliottia amnigena, bem como a produção de lactonases por Staphylococcus xylosus e a produção de acilase por S. aureus, Microbacterium maritypicum e Rothia kristinae. Este trabalho mostrou que interações populacionais mediadas por quorum sensing dependente de AHLs na microbiota do soro-fermento são possíveis. Porém, essas interações estão propensas a serem inibidas por meio de lactonases e acilases produzidas por parte das bactérias Gram-positivas
Bacteria regulate the expression of different phenotypes according to their population density, in a behavior known as quorum sensing. In food-borne microorganisms, quorum sensing can influence the formation of biofilms, production of toxins and hydrolytic enzymes. In Gram-negative bacteria, signaling is normally mediated by Nacyl homoserine lactone molecules (AHLs), known as autoinducer 1 (AI-1). Studies reveal the inhibition of quorum sensing in these bacteria by enzymes that degrade AHLS, in a process called quorum quenching. Typically Brazilian, Canastra cheese is a matured artisanal product, produced from raw milk and pingo, a type of endogenous culture collected and used daily in production. The microbial composition of pingo is diverse and characteristic of the producing region. This combination of bacteria, unique in each cheese factory, results in a typical aroma and texture. While the Gram-positive microbiota contributes to the development of flavor, texture and aroma in the product, Gram-negative bacteria in these cheeses are generally associated with the formation of eyes, off-flavors, poor curd coagulation and even pathogenicity. Thus, this work aimed to analyze the interaction between the Gram-positive and Gram-negative microbiota present in this culture by detecting quorum sensing and quorum quenching systems in the samples. The presence of AHLs was evaluated in 45 samples of pingo, with extraction with acidified ethyl acetate and the evaluation of the extracts through bioassays with Agrobacterium tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372) and KYC55(pJZ410)(pJZ372)(pJZ384 ), resulting in only one positive sample. Then, 350 isolates were obtained from 11 endogenous culture samples, with 200 being classified as Gram-positive and 150 Gram-negative. Gram-negatives were evaluated for the production of AHLs in vitro by plaque assay using the biosensor strains A. tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372), Chromobacterium violaceum CV026 and Escherichia coli pSB403, resulting in 39 AHL-producing isolates from 10 different samples. Gram-positive isolates were analyzed for their ability to inhibit quorum sensing using biosensor strains C. violaceum CV026 and A. tumefaciens WCF47(pCF218)(pCF372), in medium supplemented with N-hexanoyl-L-homoserine lactone or 3-oxo-dodecanoyl-Lhomoserine lactone. Total inhibition of the quorum response was detected by 78 tested isolates, while partial inhibition was caused by 63. Growth inhibition of biosensor strains was also observed for 24 isolates. Partial inhibition promoter isolates were recultured on minimal medium with C6-HSL or 3-oxo-C12-HSL as sole carbon sources. Twenty-eight isolates were recovered, and the action of these isolates on different substrates was evaluated, resulting in 22 lactonase producers and 6 acylase producers. The 39 Gram-negative isolates and the final 28 Grampositive isolates were identified by MALDI-TOF MS, resulting, to the best of the author's knowledge, in the first report of AHL production by Pseudomonas fulva, Enterobacter xiangfangensis and Lelliottia amnigena, as well as the lactonase production by Staphylococcus xylosus and acylase production by S. aureus, Microbacterium maritypicum and Rothia kristinae. This work demonstrated that population interactions mediated by AHLs-dependent quorum sensing in Canastra cheese endogenous culture microbiota are possible. However, these interactions are prone to inhibition by lactonases and acylases produced by Gram-positive bacteria