Detection of Bacillus cereus isolated during ultra high temperature milk production flowchart through random amplified polymorphic DNA polymerase chain reaction

ABSTRACT: The present study focused on isolation Bacillus cereus during the UHT milk production and shelf life, to assess the enterotoxigenic production capacity of isolates and to evaluate the use of the RAPD-PCR technique to verify whether Bacillus cereus isolated at different phases of UHT milk processing belongs to the same strain. For this, six groups of milk samples composed of raw, pasteurized and UHT milk were collected from a processing plant. The results revealed that bacteria belonging to the Bacillus cereus group were isolated from 51.6%, 81.6% and from 13.8% of raw, pasteurized and UHT milk samples, respectively. About 50.0% of isolates from raw milk, 19.2% isolates from pasteurized milk and 70.7% isolates from UHT milk were capable of producing enterotoxins. It was confirmed the genetic similarity among Bacillus cereus isolates from raw, pasteurized and UHT milk, therefore demonstrating that the microorganism is able to withstand UHT treatment. These results should serve as a warning to health authorities, given that 13.8% of samples were not in accordance with standards established by the Department of Health for containing a potentially pathogen agent, therefore indicating that contamination of milk by sporulating bacteria should be avoided.

RESUMO: Objetivou-se realizar o isolamento de bactérias do grupo do Bacillus cereus e verificação da semelhança genética entre elas, através da PCR-RAPD, durante a produção e vida de prateleira do leite UAT, bem como verificar sua capacidade enterotoxigência. Para isso, foram colhidas em uma usina de beneficiamento seis grupos de amostras de leite compostos cada um por amostras de leite cru, pasteurizado e UAT. Os resultados obtidos evidenciaram que bactérias do grupo do Bacillus cereus foram isoladas de 51,6% das amostras de leite cru, de 81,6% das de leite pasteurizado e de 13,8% das de leite UAT. Demonstraram-se capazes de produzir enterotoxinas 50,0% dos isolados de leite cru, 19,2% de leite pasteurizado e 70,7% de leite UAT. Também se pode constatar a semelhança genética entre as cepas de Bacillus cereus isoladas do leite cru, pasteurizado e UAT, evidenciando assim que o micro-organismo é capaz de resistir ao tratamento por UAT. Tais resultados devem servir de alerta às autoridades sanitárias, tendo em vista que 13,8% deles estavam em desacordo com o estabelecido pelo Ministério da Saúde, por serem capazes de veicular um agente potencialmente patogênico, demonstrando assim que a contaminação do leite por bactérias esporuladas deve ser motivo de preocupação.

Detection of Bacillus cereus isolated during ultra high temperature milk production flowchart through random amplified polymorphic DNA polymerase chain reaction

ABSTRACT: The present study focused on isolation Bacillus cereus during the UHT milk production and shelf life, to assess the enterotoxigenic production capacity of isolates and to evaluate the use of the RAPD-PCR technique to verify whether Bacillus cereus isolated at different phases of UHT milk processing belongs to the same strain. For this, six groups of milk samples composed of raw, pasteurized and UHT milk were collected from a processing plant. The results revealed that bacteria belonging to the Bacillus cereus group were isolated from 51.6%, 81.6% and from 13.8% of raw, pasteurized and UHT milk samples, respectively. About 50.0% of isolates from raw milk, 19.2% isolates from pasteurized milk and 70.7% isolates from UHT milk were capable of producing enterotoxins. It was confirmed the genetic similarity among Bacillus cereus isolates from raw, pasteurized and UHT milk, therefore demonstrating that the microorganism is able to withstand UHT treatment. These results should serve as a warning to health authorities, given that 13.8% of samples were not in accordance with standards established by the Department of Health for containing a potentially pathogen agent, therefore indicating that contamination of milk by sporulating bacteria should be avoided.

RESUMO: Objetivou-se realizar o isolamento de bactérias do grupo do Bacillus cereus e verificação da semelhança genética entre elas, através da PCR-RAPD, durante a produção e vida de prateleira do leite UAT, bem como verificar sua capacidade enterotoxigência. Para isso, foram colhidas em uma usina de beneficiamento seis grupos de amostras de leite compostos cada um por amostras de leite cru, pasteurizado e UAT. Os resultados obtidos evidenciaram que bactérias do grupo do Bacillus cereus foram isoladas de 51,6% das amostras de leite cru, de 81,6% das de leite pasteurizado e de 13,8% das de leite UAT. Demonstraram-se capazes de produzir enterotoxinas 50,0% dos isolados de leite cru, 19,2% de leite pasteurizado e 70,7% de leite UAT. Também se pode constatar a semelhança genética entre as cepas de Bacillus cereus isoladas do leite cru, pasteurizado e UAT, evidenciando assim que o micro-organismo é capaz de resistir ao tratamento por UAT. Tais resultados devem servir de alerta às autoridades sanitárias, tendo em vista que 13,8% deles estavam em desacordo com o estabelecido pelo Ministério da Saúde, por serem capazes de veicular um agente potencialmente patogênico, demonstrando assim que a contaminação do leite por bactérias esporuladas deve ser motivo de preocupação.

Detection of Bacillus cereus isolated during ultra high temperature milk production flowchart through random amplified polymorphic DNA polymerase chain reaction

ABSTRACT: The present study focused on isolation Bacillus cereus during the UHT milk production and shelf life, to assess the enterotoxigenic production capacity of isolates and to evaluate the use of the RAPD-PCR technique to verify whether Bacillus cereus isolated at different phases of UHT milk processing belongs to the same strain. For this, six groups of milk samples composed of raw, pasteurized and UHT milk were collected from a processing plant. The results revealed that bacteria belonging to the Bacillus cereus group were isolated from 51.6%, 81.6% and from 13.8% of raw, pasteurized and UHT milk samples, respectively. About 50.0% of isolates from raw milk, 19.2% isolates from pasteurized milk and 70.7% isolates from UHT milk were capable of producing enterotoxins. It was confirmed the genetic similarity among Bacillus cereus isolates from raw, pasteurized and UHT milk, therefore demonstrating that the microorganism is able to withstand UHT treatment. These results should serve as a warning to health authorities, given that 13.8% of samples were not in accordance with standards established by the Department of Health for containing a potentially pathogen agent, therefore indicating that contamination of milk by sporulating bacteria should be avoided.

RESUMO: Objetivou-se realizar o isolamento de bactérias do grupo do Bacillus cereus e verificação da semelhança genética entre elas, através da PCR-RAPD, durante a produção e vida de prateleira do leite UAT, bem como verificar sua capacidade enterotoxigência. Para isso, foram colhidas em uma usina de beneficiamento seis grupos de amostras de leite compostos cada um por amostras de leite cru, pasteurizado e UAT. Os resultados obtidos evidenciaram que bactérias do grupo do Bacillus cereus foram isoladas de 51,6% das amostras de leite cru, de 81,6% das de leite pasteurizado e de 13,8% das de leite UAT. Demonstraram-se capazes de produzir enterotoxinas 50,0% dos isolados de leite cru, 19,2% de leite pasteurizado e 70,7% de leite UAT. Também se pode constatar a semelhança genética entre as cepas de Bacillus cereus isoladas do leite cru, pasteurizado e UAT, evidenciando assim que o micro-organismo é capaz de resistir ao tratamento por UAT. Tais resultados devem servir de alerta às autoridades sanitárias, tendo em vista que 13,8% deles estavam em desacordo com o estabelecido pelo Ministério da Saúde, por serem capazes de veicular um agente potencialmente patogênico, demonstrando assim que a contaminação do leite por bactérias esporuladas deve ser motivo de preocupação.

Characterization and selection of Bacillus thuringiensis isolates effective against Sitophilus oryzae

The entomopathogenic bacterium Bacillus thuringiensis is a control agent with toxic and environmental characteristics that allows the control of pest insects according to the Integrate Pest Management (IPM) precepts. In order to find new strains, potentially toxic to Sitophilus oryzae L. 1763 (Coleoptera: Curculinidae), 1.073 strains of B. thuringiensis from parts of Brazil were used. Genetic material was extracted with InstaGene Matrix kit, used for the amplification of sequences in Polymerase chain reaction (PCR), and viewed in 1.5% agarose gel. The gene cry35Ba class was represented by 60 B. thuringiensis isolates (5.6%), which were then subjected to bioassays with S. oryzae larvae. Among the isolates studied, four caused more than 50% mortality in pathogenicity tests, and the isolates 544 and 622 were the most virulent, as determined by CL50 estimates. The four toxic isolates had spherical, bi-pyramidal and cuboid crystals, and a 44-kDa protein was found in sodium dodecyl sulphate - polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), which coded for the product of cry35Ba genes. These data demonstrate the potential of B. thuringiensis for the management of S. oryzae larvae.

A bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis (Bt) é um agente de controle com características tóxicas e ambientais que permitem o controle de insetos-praga de acordo com as premissas do Manejo integrado de pragas (MIP). Com o objetivo de buscar novas linhagens potencialmente tóxicas para Sitophilus oryzae L. 1763 (Coleoptera: Curculinidae), caracterizaram-se molecularmente 1,073 isolados de B. thuringiensis de regiões do Brasil. O material genético foi extraído através do kit InstaGene Matrix, utilizado para a amplificação das seqüências através da técnica de Polymerase chain reaction PCR, sendo os resultados visualizados em gel de agarose 1,5%. A classe do gene cry35Ba foi representada por 60 isolados (5,6%) de Bt, os quais foram submetidos a bioensaio com larvas de S. oryzae. Quatro causaram mortalidade acima de 50% nos testes de patogenicidade e os isolados 544 e 622 foram os mais virulentos, conforme determinado pela estimativa da CL50. Nos quatro isolados que demonstraram toxicidade, foram detectados cristais esféricos, bipiramidais e cubóides, além de proteínas com 44 kDa, referentes aos genes cry35Ba por Sodium dodecil sulphate - polyacrilamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Estes dados demonstram o potencial de Bt no manejo de S. oryzae.

Characterization and selection of Bacillus thuringiensis isolates effective against Sitophilus oryzae

The entomopathogenic bacterium Bacillus thuringiensis is a control agent with toxic and environmental characteristics that allows the control of pest insects according to the Integrate Pest Management (IPM) precepts. In order to find new strains, potentially toxic to Sitophilus oryzae L. 1763 (Coleoptera: Curculinidae), 1.073 strains of B. thuringiensis from parts of Brazil were used. Genetic material was extracted with InstaGene Matrix kit, used for the amplification of sequences in Polymerase chain reaction (PCR), and viewed in 1.5% agarose gel. The gene cry35Ba class was represented by 60 B. thuringiensis isolates (5.6%), which were then subjected to bioassays with S. oryzae larvae. Among the isolates studied, four caused more than 50% mortality in pathogenicity tests, and the isolates 544 and 622 were the most virulent, as determined by CL50 estimates. The four toxic isolates had spherical, bi-pyramidal and cuboid crystals, and a 44-kDa protein was found in sodium dodecyl sulphate - polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), which coded for the product of cry35Ba genes. These data demonstrate the potential of B. thuringiensis for the management of S. oryzae larvae.

A bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis (Bt) é um agente de controle com características tóxicas e ambientais que permitem o controle de insetos-praga de acordo com as premissas do Manejo integrado de pragas (MIP). Com o objetivo de buscar novas linhagens potencialmente tóxicas para Sitophilus oryzae L. 1763 (Coleoptera: Curculinidae), caracterizaram-se molecularmente 1,073 isolados de B. thuringiensis de regiões do Brasil. O material genético foi extraído através do kit InstaGene Matrix, utilizado para a amplificação das seqüências através da técnica de Polymerase chain reaction PCR, sendo os resultados visualizados em gel de agarose 1,5%. A classe do gene cry35Ba foi representada por 60 isolados (5,6%) de Bt, os quais foram submetidos a bioensaio com larvas de S. oryzae. Quatro causaram mortalidade acima de 50% nos testes de patogenicidade e os isolados 544 e 622 foram os mais virulentos, conforme determinado pela estimativa da CL50. Nos quatro isolados que demonstraram toxicidade, foram detectados cristais esféricos, bipiramidais e cubóides, além de proteínas com 44 kDa, referentes aos genes cry35Ba por Sodium dodecil sulphate - polyacrilamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Estes dados demonstram o potencial de Bt no manejo de S. oryzae.

Expression of the sigma35 and cry2AB genes involved in Bacillus thuringiensis virulence

There are several genes involved in Bacillus thuringiensis sporulation. The regulation and expression of these genes results in an upregulation in Cry protein production, and this is responsible for the death of insect larvae infected by Bacillus thuringiensis. Gene expression was monitored in Bacillus thuringiensis during three developmental phases. DNA macroarrays were constructed for selected genes whose sequences are available in the GenBank database. These genes were hybridized to cDNA sequences from B. thuringiensis var. kurstaki HD-1. cDNA probes were synthesized by reverse transcription from B. thuringiensis RNA templates extracted during the exponential (log) growth, stationary and sporulation phases, and labeled with 33PadCTP. Two genes were differentially expressed levels during the different developmental phases. One of these genes is related to sigma factor (sigma35), and the other is a cry gene (cry2Ab). There were differences between the differential levels of expression of various genes and among the expression detected for different combinations of the sigma factor and cry2Ab genes. The maximum difference in expression was observed for the gene encoding sigma35 factor in the log phase, which was also expressed at a high level during the sporulation phase. The cry2Ab gene was only expressed at a high level in the log phase, but at very low levels in the other phases when compared to the sigma35.

Muitos genes estão envolvidos nos mecanismos de esporulação da bactéria Bacillus thuringiensis. A regulação e expressão desses genes resultam em uma produção massiva da proteína Cry, responsável pela morte das larvas de muitos insetos. Neste trabalho monitorou-se a expressão de genes de Bacillus thuringiensis, ao longo de três fases de seu desenvolvimento. Foram construídos macroarrays de DNA dos genes selecionados, cujas seqüências estão disponibilizadas no GenBank. Estes genes foram hibridizados com cDNAs obtidos de B. thuringiensis kurstaki HD-1. As sondas de cDNA foram sintetizadas a partir da transcrição reversa do RNA da bactéria, extraído durante as fases de crescimento logarítmico, estacionária e esporulativa, marcadas com 33PadCTP. A expressão diferencial encontrada foi significativa para dois genes de B.thuringiensis, um relacionado aos fatores sigma (sigma35) e outro ao gene cry (cry2Ab). Detectaram-se diferenças entre as médias de expressão do fator sigma e do gene cry2Ab. Os valores máximos de expressão diferencial foram obtidos para o gene codificador do fator sigma35 na fase log e na fase esporulativa. Na análise de médias observou-se expressão do gene cry2Ab apenas na fase log; no entanto, de forma bem mais baixa quando comparado com a expressão de sigma35, nas três fases.

Expression of the sigma35 and cry2AB genes involved in Bacillus thuringiensis virulence

There are several genes involved in Bacillus thuringiensis sporulation. The regulation and expression of these genes results in an upregulation in Cry protein production, and this is responsible for the death of insect larvae infected by Bacillus thuringiensis. Gene expression was monitored in Bacillus thuringiensis during three developmental phases. DNA macroarrays were constructed for selected genes whose sequences are available in the GenBank database. These genes were hybridized to cDNA sequences from B. thuringiensis var. kurstaki HD-1. cDNA probes were synthesized by reverse transcription from B. thuringiensis RNA templates extracted during the exponential (log) growth, stationary and sporulation phases, and labeled with 33PadCTP. Two genes were differentially expressed levels during the different developmental phases. One of these genes is related to sigma factor (sigma35), and the other is a cry gene (cry2Ab). There were differences between the differential levels of expression of various genes and among the expression detected for different combinations of the sigma factor and cry2Ab genes. The maximum difference in expression was observed for the gene encoding sigma35 factor in the log phase, which was also expressed at a high level during the sporulation phase. The cry2Ab gene was only expressed at a high level in the log phase, but at very low levels in the other phases when compared to the sigma35.

Muitos genes estão envolvidos nos mecanismos de esporulação da bactéria Bacillus thuringiensis. A regulação e expressão desses genes resultam em uma produção massiva da proteína Cry, responsável pela morte das larvas de muitos insetos. Neste trabalho monitorou-se a expressão de genes de Bacillus thuringiensis, ao longo de três fases de seu desenvolvimento. Foram construídos macroarrays de DNA dos genes selecionados, cujas seqüências estão disponibilizadas no GenBank. Estes genes foram hibridizados com cDNAs obtidos de B. thuringiensis kurstaki HD-1. As sondas de cDNA foram sintetizadas a partir da transcrição reversa do RNA da bactéria, extraído durante as fases de crescimento logarítmico, estacionária e esporulativa, marcadas com 33PadCTP. A expressão diferencial encontrada foi significativa para dois genes de B.thuringiensis, um relacionado aos fatores sigma (sigma35) e outro ao gene cry (cry2Ab). Detectaram-se diferenças entre as médias de expressão do fator sigma e do gene cry2Ab. Os valores máximos de expressão diferencial foram obtidos para o gene codificador do fator sigma35 na fase log e na fase esporulativa. Na análise de médias observou-se expressão do gene cry2Ab apenas na fase log; no entanto, de forma bem mais baixa quando comparado com a expressão de sigma35, nas três fases.