Caratterizzazione di due batteriofagi litici, infettanti il ​​complesso Streptococcus bovis/equinus (SBSEC) da ruminante coreano

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9110 (2023) Citare questo articolo

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Il complesso Streptococcus bovis/equinus (SBSEC) è uno dei più importanti batteri ruminali produttori di acido lattico che causa acidosi ruminale subacuta. Nonostante l'importanza dei batteri ruminali, i batteriofagi litici (fagi) capaci di infettare le SBSEC nel rumine sono stati raramente caratterizzati. Quindi, descriviamo le caratteristiche biologiche e genomiche di due fagi litici (designati come vB_SbRt-pBovineB21 e vB_SbRt-pBovineS21) che infettano varie specie SBSEC, inclusa la S. ruminicola appena segnalata. I fagi SBSEC isolati erano morfologicamente simili ai Podoviridae e potevano infettare altri generi di batteri produttori di acido lattico, tra cui Lactococcus e Lactobacillus. Inoltre, hanno mostrato un’elevata stabilità termica e del pH e tali caratteristiche inducono un forte adattamento all’ambiente ruminale, come il basso pH riscontrato nell’acidosi ruminale subacuta. La filogenesi basata sul genoma ha rivelato che entrambi i fagi erano correlati allo Streptococcus fago C1 nel Fischettivirus. Tuttavia, avevano una somiglianza nucleotidica inferiore e disposizioni genomiche distinte rispetto al fago C1. L'attività batteriolitica dei fagi è stata valutata utilizzando S. ruminicola e i fagi hanno inibito efficacemente la crescita batterica planctonica. Inoltre, entrambi i fagi potrebbero prevenire la formazione di biofilm batterici di vari ceppi SBSEC e di altri batteri produttori di acido lattico in vitro. Pertanto, i due fagi SBSEC appena isolati sono stati classificati come nuovi membri del Fischettivirus e potrebbero essere considerati potenziali agenti di biocontrollo contro i batteri SBSEC ruminali e i loro biofilm.

Il complesso Streptococcus bovis/Streptococcus equinus (SBSEC) è un gruppo batterico commensale presente nel tratto gastrointestinale dell'uomo e degli animali domestici, tra cui mucche, capre e cavalli1. Il gruppo SBSEC è stato classificato in base alle caratteristiche fenotipiche delle specie, tra cui Streptococcus (S.) equinus (sinonimo di S. bovis), S. gallolyticus subsp. galloyticus, S. gallolyticus subsp. pasteurianus, S. gallolyticus subsp. macedonicus, S. infantarius subsp. infantarius, S. lutetiensis e S. alactolyticus2. Recentemente, una nuova specie, S. ruminicola, isolata da ruminanti nella Corea del Sud, è stata proposta come nuovo membro con proprietà biologiche distinte tra i ceppi di questo gruppo3. Le (sotto)specie specifiche della SBSEC hanno causato infezioni cliniche, come l'endocardite infettiva e la batteriemia con cancro del colon-retto. Sono inoltre coinvolti nei disordini metabolici degli animali, come l'acidosi ruminale subacuta nei ruminanti4,5,6, indicando così l'importanza di questo gruppo come potenziali agenti patogeni.

I batteriofagi (fagi) infettano naturalmente i batteri attraverso due cicli di replicazione (litico e lisogenico) e hanno un targeting per l'ospite altamente specifico, evitando disturbi nella comunità del microbioma7. Gli attributi unici dei fagi li rendono potenziali antimicrobici per il controllo selettivo di diversi batteri patogeni. Il biofilm batterico costituito da sostanze polimeriche extracellulari è altamente resistente agli antibiotici, al calore e alle condizioni acide, con conseguente aumento dei batteri resistenti agli antimicrobici nelle comunità abiotiche e biotiche8. È stato segnalato che i fagi controllano la formazione del biofilm e penetrano nel biofilm esistente sulle superfici delle cellule planctoniche9. Nel rumine sono state trovate circa 108 popolazioni di particelle per grammo di contenuto ruminale10, ma si sa poco in termini di proprietà biologiche della maggior parte dei fagi in ambienti di coltivazione rigorosi. Fino ad ora, 14 fagi che infettano Streptococcus spp. sono stati tassonomicamente approvati dal Comitato internazionale per la tassonomia dei virus (ICTV; https://ictv.global/taxonomy) e circa 800 genomi completamente sequenziati, inclusi i fagi di Streptococcus, sono disponibili nel database GenBank. Tuttavia, gli studi sui fagi che infettano SBSEC sono relativamente più scarsi di quelli di altri Streptococcus sp. nonostante l’importanza dei batteri ruminali. Solo un genoma dell'isolato fagico SBSEC ϕSb01, con morfotipi della famiglia Siphoviridae, è attualmente disponibile nel Joint Genome Institute Genome Portal11.