CC BY
27
УДК 602.3:579.6
DOI 10.18286/1816-4501-2019-4-129-135
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИОФАГА
LISTERIA FL.M 4 УЛГАУ
Сульдина Екатерина Владимировна, ассистент кафедры «Микробиология, вирусология, эпизоотология и ветеринарно-санитарная экспертиза»
Мастиленко Андрей Владимирович, кандидат биологических наук, доцент кафедры «Микробиология, вирусология, эпизоотология и ветеринарно-санитарная экспертиза»
Феоктистова Наталья Александровна, кандидат биологических наук, доцент кафедры «Микробиология, вирусология, эпизоотология и ветеринарно-санитарная экспертиза»
Васильев Дмитрий Аркадьевич, доктор биологических наук, профессор кафедры «Микробиология, вирусология, эпизоотология и ветеринарно-санитарная экспертиза» ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ
432017. г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1; 89374545651 e-mail: [email protected]
Ключевые слова: Listeria, Listeria monocytogenes, листерии, листериоз, пищевые патогены, фаг, бактериофаги, бактерии.
В статье представлены результаты геномных и протеомных исследований листериозного бактериофага FL.m. 4 УлГАУ. Изучаемый фаг обладает рядом биологических свойств, необходимых для производственно-перспективного бактериофага: высокая литическая активность (по методу агаровых слоев по Грациа 2,9±0,1х1010 БОЕ/мл, по методу Аппельмана 10-9), широкий спектр литического действия (86,8 %) и специфичность. Для подтверждения безопасности и оригинальной природы фага FL.m. 4 серии УлГАУ был секвенирован и проанализирован методами геномной биоинформатики. Полученную таким образом генетическую последовательность фаговой ДНК сравнивали с данными генетическими последовательностями, представленными в системе NCBI. Установлено, что наиболее близким по гомологии оказался геном Listeria phage LP-083-2. На основании генетических исследований был проведен анализ протеома бактериофага Listeria phage FLm4 и составлена его карта в соответствии с аннотированными геномами бактерий и вирусов на основе три-плетной кодировки аминокислот. Каждый из выявленных 109 протеомных компонентов Listeria phage FLm4 был сопоставлен с аналогами и составлено его филогенетическое картирование для поиска подобия возможных локусов патогенности. При анализе полученных данных генетических и протеомных исслледований бактериофага Listeria phage FLm4 серии УлГАУ локусов патогенности и их гомологов не выявлено. Эти результаты подтверждают его оригинальность и безопасность и свидетельствуют о возможности его дальнейшего использования в качестве средства обработки плодоовощной и другой готовой к употреблению продукции с целью увеличения сроков ее хранения и профилактики пищевых отравлений.
Исследования проводятся в соответствии с Тематическим планом научно-исследовательских работ, выполняемых по заданию МСХ РФ в 2019 году.
Введение
Сегодня микробиологическая безопасность пищевых продуктов все больше основана на применении «натуральных» (биологических) противомикробных препаратов, которые позволяют контролировать микробное загрязнение пищевых продуктов [1]. Бактериофаги (фаги), вирусы, убивающие бактерии, являются старейшими и наиболее вездесущими биологическими системами на Земле [2] и являются наиболее подходящими кандидатами для экологически безопасного биоконтроля патогенов [3, 4], передающихся через пищевые продукты. Высокая специфичность бактериофага по отношению к бактерии-хозяину, способность противостоять разнообразным факторам, возникающим при
обработке пищи [5, 6], а также их низкая токсичность и длительный срок хранения делают фаги хорошей альтернативой дезинфицирующим средствам, антибиотикам и/или пищевым консервантам [3, 4, 7].
Для обеспечения безопасности пищевых продуктов фаги используются как средство борьбы с патогенами на разных этапах производства; в животноводстве их применяют в качестве терапевтических препаратов, что в том числе предотвращает попадание патогенов в среду обработки пищевых продуктов; в пищевой промышленности они используются в качестве агентов биоконтроля для очистки и дезинфекции [8, 9], тем самым уменьшая образование колоний и / или биопленок, а также в качестве биоконсер-
Listeria phage_FLm4.gb Listeria phage_LP_083_2.gb GC content GC skew
Рис. 1 - Сравнительный анализ гомологии геномов листериозных бактериофагов FLm4 УлГАУ и LP-083-2
0 ktlp : Ъ ktp
LP0S3 г.о«
LP083-2 "обЗ ЦОВЗ^О«
ичвэй^ма
LPOS3-2 Q66
lOtfcp 15*Ьр 20 ibc ?5kbp ЭОкЬр 3Skbp «kbp «kbp 5в ktp 55 tbo «ОкЬр «kfcp 70*Ьр 75ttp
LP0S3-;_067
Рис. 2-Линейная диаграмма гомологии геномов листериозных бактериофагов FLm4 УлГАУ и LP-083-2
вантов [10]. Они также добавляются в пищевые продукты или наносятся на поверхность пищи [3] для подавления и / или уничтожения роста патогенов [6, 11, 12] и микроорганизмов, вызывающих порчу [13-14], тем самым обеспечивая продление сроков годности готовых к употреблению продуктов [15].
Однако, чтобы рекомендовать бактериофаг для использования в качестве средства обработки плодоовощной и другой готовой к употреблению продукции с целью увеличения сроков ее хранения и профилактики пищевых отравлений, необходима его молекулярно-гене-тическая оценка.
В связи с этим целью наших исследований стало проведение молекулярно - генетических и протеомных исследований бактериофага FL.m. 4 УлГАУ, активного в отношении опасного пищевого патогена - Listeria monocytogenes для подтверждения его оригинальности и безопасности.
Объекты и методы исследования:
В ходе работы авторами было выделено 5
Рис.3 - Протеомная карта гомологии исследуемого бактериофага Listeria phage FLm4 c генетическим маркером, аннотированным в системе NCBI
Таблица 1
Анализ состава протеома Listeria phage FLm4
Sequence: Listeria monocytogenes phage FLm4-2Q19.dna (Circular / 100 101 bp} Features: HQ total
Feature Location Size □ Туре
✓ fiypot hetical proton i . 344 264 bp ■ —► CDS hypothetical protein 1
/ hypothetical prolan 2 428 . 703 276 bp ■ —► CDS hypothetical protein 2
/ hypothetical prolan 3 779 . 1231 453 bp ■ —*■ CDS hypothetical protein 3
/ DNA. modification protein Morn-like protein 779 . 1231 453 bp □ 1-1 misc_featuie
/ hypothetical proton 4 1306 . 1B65 4S0 bp ■ —► CDS hypothetical protein 4
/ hypothetical protein 5 26B2 . 3023 342 bp ■ —► CDS hypothetical protein 5
/ hypothetical protein 6 3143 . 3592 450 bp ■ —► CDS hypothetical protein 6
/ fiypothetical protein 7 3694 . 4236 543 bp ■ —w CDS hypothetical protein 7
/ fiypothetical protein 8 4261 . 4539 279 bp ■ —► CDS hypothetical protein B
/ fiypothetical protein 9 5350 . 6110 261 bp ■ —► CDS hypothetical protein 9
/ gpllO 6124 . 6411 288 bp ■ —► CDS gpllO
/ fiypot hetical protein 10 6566 . 6B33 273 bp ■ —► CDS hypothetical protein 10
/ hypothetical protein 11 8008 . B316 309 bp ■ —► CDS hypothetical protein 11
s hypothetical protein 12 8309 . 8B00 492 bp ■ —► CDS hypothetical protein 12
/ hypothetical protein 13 3303 . 9309 507 bp ■ —► CDS hypothetical protein 13
/ hypothetical protein 14 9320 . 10 234 915 bp ■ —► CDS hypothetical protein 14
✓ hypothetical protein 15 10 368 . Id 598 231 bp ■ —► CDS hypothetical protein 15
/ hypothetical protein 16 10 616 . 10 906 291 bp ■ —► CDS hypothetical protein 16
/ hypothetical protein 17 11 0B8 . 11 435 348 bp ■ —► CDS hypothetical protein 17
/ hypothetical protein 16 11 467 . 11 727 261 bp ■ —► CDS hypothetical protein 18
/ hypothetical protein IP 11 B07 . 12 139 ззз bp ■ —► CDS hypothetical protein 19
/ gpI31 12 140 . 12 535 396 bp ■ —* CDS gp 131
/ hypothetical protein 20 13 0B8 . 13 447 360 bp ■ —*■ CDS hypothetical protein 20
/ serine/threonine protein phosphatase 13 491 . 14 193 708 bp я ■<— CDS serine/threonine protein phosphatase
/ hypothetical protein 21 14 277 . 14 597 321 bp ■ «— CDS hypothetical protein 21
/ hypothetical protein 22 14 590 . 14 Б98 309 bp ■ ■«- CDS hypothetical protein 22
/ hypothetical protein 23 15 2B4 . 15 568 285 bp ■ 4— CDS hypothetical protein 23
/ hypothetical protein 24 15 758 . 16 039 282 bp ■ ■*— CDS hypothetical protein 24
/ hypothetical protein 25 16 099 . 16 323 225 bp я «— CDS hypothetical protein 25
s hypothetical protein 26 16 324 . 16 B66 543 bp ■ «— CDS hypothetical protein 26
/ hypothetical protein 27 16 363 . 17 090 228 bp ■ -*— CDS hypothetical protein 27
/ hypothetical protein 26 17 093 . 17 584 492 bp Я 4— CDS hypothetical protein 28
✓ hypothetical protein 24 17 6B6 . 18 063 378 bp ■ •*— CDS hypothetical protein 29
/ hypothetical protein 30 13 065 . IB 487 423 bp Я ■*- CDS hypothetical protein 30
/ hypothetical protein 31 13 552 . 19 040 489 bp Я *— CDS hypothetical protein 31
/ DUF4379 domain-containing protein 19 046 . 19 673 633 bp ■ "«— CDS DUF4379 do main-containing protein
/ hypothetical protein 32 19 368 . 20 287 420 bp ■ «— CDS hypothetical protein 32
/ putative phosphoesterase 20 460 . 20 933 474 bp ■ «- CDS putative phosphoesterase
/ putative RNA 1 igase 21 420 . 22 361 942 bp ■ «— CDS putative RNA ligase
/ hypothetical protein 33 22 375 . 22 911 537 bp ■ CDS hypothetical protein 33
/ DUF1768 domain containing protein 23 100 . 23 603 504 bp ■ 4— CDS DUF1768 domain containing protein
/ tRNA-splicing ligase 23 921 . 25 132 1212 bp я -«— CDS tRNA-splicing ligase
/ hypothetical protein 34 25 8B2 . 26 106 225 bp ■ <•— CDS hypothetical protein 34
/ helix-tum-helix XRE-family like protein 26 120 . 26 362 243 bp ■ CDS helix-turn-helix XRE-family like protein
/ DUF2828 domain containing protein 26 465 . 27 988 1524 bp ■ ■*— CDS DUF2828 domain containing protein
s hypothetical protein 35 29 9B5 . 30 392 408 bp ■ «- CDS hypothetical protein 35
/ hypothetical protein 36 31 219 . 31 590 372 bp ■ «— CDS hypothetical protein 36
/ DUF2829 domain containing protein 32 762 . 33 037 276 bp ■ «— CDS DUF2829 domain containing protein
✓ hypothetical protein 37 33 161 . 33 592 432 bp ■ «- CDS hypothetical protein 37
/ hypothetical protein 30 34 955 . 35 191 237 bp ■ «— CDS hypothetical protein 38
/ hypothetical protein 39 35 607 . 35 951 345 bp ■ 4— CDS hypothetical protein 39
/ hypothetical protein 40 35 967 . 36 236 270 bp ■ CDS hypothetical protein 40
/ hypothetical protein 41 36 331 . 36 733 408 bp ■ —► CDS hypothetical protein 41
/ hypothetical protein 42 36 722 . 36 994 273 bp ■ —► CDS hypothetical protein 42
/ hypothetical protein 42 37 000 . 37 416 417 bp ■ —*■ CDS hypothetical protein 42
/ putative terminasev small subunit 37 416 . 37 697 282 bp я —► CDS putative terniinase- small subunit
/ terminate large subunit 33 047 . 39 600 1554 bp ■ —► CDS terminate laige subunit
Listeria monocytogenes phage FLrn4-2Q19.dna (Circular / lOO lOl bp)
Location Size □ 5=t Type
/ hypothetical protein 43 39 699 . 40 508 BIO bp ■ —* CDS | hypothetical protein 43
/ hypothetical protein 4 4 40 700 . 41 338 639 bp □ —► CDS | hypothetical protein 44
г hypothetical protein 45 41 328 . 41 7Q8 38 1 bp □ —► CDS | hypothetical protein 45
/ N-acetylmuramoyl-L-alanine amidase 41 772 . 42 797 1026 bp О —* CDS | N-acetyllniuramoyl-L alanine aniidase
г 3D domain containing protein 42 97Q . 43 698 729 bp О —► CDS [3D dontai n containing! protein
/ hypothetical protein 4 6 gp 43 822 . 44 121 300 bp ■ CDS | hypothetical protein 46 gp
S hypothetical protein 47 gp 44 204 . 44 473 270 bp П —► CDS | hypothetical protein 47 gp
/ portal protein 44 616 . 46 133 15 IS bp О —► CDS | portal protein
S prohead protease 46 256 . 47 026 771 bp П —► CDS | prohead protease
г hypothetical protein 48 47 019 . 47 921 903 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 48
s major capsid protein precursor 48 ОЭ1 . 49 497 1407 bp ■ —► CDS | major capsid protein precursor
г hypothetical protein 49 49 966 . 50 847 882 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 49
s hypothetical protein SO 50 365 . 51 683 819 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 50
г hypothetical protein SI 51 734 . 52 300 567 bp □ —► CDS | hypothetical protein 51
/ hypothetical protein 52 52 313 . 53 152 840 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 52
/ hypothetical protein 53 53 152 . 53 472 321 bp О —*■ CDS | hypothetical protein 53
/ tail sheath protein 53 476 . 55 164 1689 bp ■ —► CDS | tail sheath protein
s tail tube protein 55 232 . 55 654 423 bp □ —► CDS | tail tube protein
/ tail tape measure protein 55 306 . 56 249 444 bp ■ —► CDS | tail tape measure protein
s RNA polymerase 56 305 . 56 904 600 bp О —► CDS | RNA polymerase
/ putative tail lysin 57 347 . 60 694 3648 bp ■ —► CDS | putative tail llysin
S putative tail lysin 60 740 . 63 127 2388 bp ■ —► CDS | putative tail lysin
У putative tail fiber 63 145 . 64 677 1533 bp ■ —► CDS | putative tail fiber
S hypothetical protein 5 3 64 715 . 65 423 714 bp о —► CDS | hypothetical protein 53
У hypothetical protein 54 65 415 . 65 966 552 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 54
г putative baseplate protein 65 953 . 66 663 711 bp ■ —► CDS | putative baseplate protein
У putative baseplate assembly protein 66 728 . 67 723 996 bp О —► CDS | putative baseplate assembly protein
г hypothetical protein 55 68 167 . 71 688 3522 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 55
У hypothetical protein 56 71 ao5 . 72 326 522 ьр m —► CDS | hypothetical protein 56
г putative tail protein 72 46Q . 75 798 3339 bp □ —► CDS | putative tail protein
/ hypothetical protein 5 7 76 416 . 77 360 945 bp □ —► CDS | hypothetical protein 57
г hypothetical protein 58 77 368 . 77 802 435 bp О —► CDS | hypothetical protein 58
/ putative UvsW hel¡case 78 ОЗУ . 79 782 1746 bp О —► CDS | putative UvsW hell case
S winged helix-turn-helix domai n-cont ainir g pro... 79 797 . 81 437 1641 bp П —► CDS | winged tielix-tum-heli* domain-conta..
/ helicase DnaB-like 81 962 . 32 918 957 bp ■ —► CDS | helicase DnaB-like
S exonuc lease 83 032 . 83 985 954 bp П —► CDS [ exorudease
putative exonuclease 84 QQO . 35 963 1884 bp О —► CDS | putative exonuclease
S hypothetical protein 59 85 983 . 36 573 591 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 59
у DNA primase 86 573 . 87 634 Ю62 bp ■ —► CDS | DNA primase
S putative deoxyu ridi ne nucleotidohydrolase 87 729 . 38 323 600 bp ■ —► CDS | putative deoxyuridine 5"-triphosphate-.
у hypothetical protein CO 88 546 . 38 869 324 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 60
/ hypothetical protein 61 88 862 . 89 284 423 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 61
/ hypothetical protein 6 2 89 287 . 89 907 621 Ьр О —► CDS | hypothetical protein 62
/ ribonucleotide reductase 90 004 . 91 371 1368 bp ■ —► CDS | ribonucleotide reductase
/ bunit... 91 717 . 92 613 897 ьр m —► CDS | ribonucleotide-diphosphate reductase,.
/ ribonucleotide-diphosphate reductase su bunit... 92 957 . 93 820 864 bp ■ CDS | ribonucleotide-diphosphate reductase..
S flavodoxin 93 317 . 94 269 453 bp □ —► CDS | flavodoxin
/ hypothetical protein 63 94 272 . 94 568 297 bp IS —*■ CDS | hypothetical protein 63
S hypothetical protein 64 94 378 . 95 2S3 411 bp О —► CDS | hypothetical protein 64
У hypothetical protein 65 95 431 . 96 618 1188 bp ■ —► CDS | hypothetical protein 65
S ribose- phosphate pyrophosphokinase 96 627 . 97 529 903 bp ■ —► CDS | ribose-phosphate pyro phosp ho kinase
У ni c a tin ami de p haspho ribosyltransferase 97 540 . 99 333 1794 bp ■ —> CDS | nicotinamide phosp horilb osy Itransferas
S Pcfl domain-containing protein 99 420 . 3 690 bp о — CDS | PcfJ domain-containing protein
изолятов бактериофагов, специфичных к бактериям Listeria spp.: L.m 1 УлГАУ, L.m 2 УлГАУ, L.m 4 УлГАУ, L.m 6 УлГАУ, L.m 12 УлГАУ. Литическая активность данных фагов составляла от 1,2±0,1х107 до 2,9±0,1х1010 по Грациа и от 10-6 до10-9 по методу Аппельмана. Диапазон литического действия находился в пределах от 37,5% до 86,8%. Опираясь на изученные биологические свойства для молекулярно-генетического исследования, нами был отобран бактериофаг FL.m. 4 УлГАУ, обладающий следующими характеристиками:
• негативные колонии диаметром 0,50,7 см округлые, прозрачные, без зоны неполного лизиса;
• литическая активность по методу агаровых слоев по Грациа 2,9±0,1х1010 БОЕ (бляш-кообразующих единиц) /мл,
• литическая активность по методу Ап-
пельмана 10"9;
• спектр литического действия составляет 86,8 % (изучался на 53 культурах Listeria spp.).
• не активен в отношении бактерий гете-рологичных родов;
• умеренно устойчив к воздействию температуры;
• не теряет активность при 45 минутном воздействии хлороформа.
Для получения полноразмерной нуклео-тидной последовательности генома листериоз-ного бактериофага FL.m. 4 УлГАУ фаголизат очищали от бактериальной ДНК ультрафильтрацией. Выделение нуклеиновых кислот фагов проводили при помощи набора К-Сорб (ООО «НПФ Синтол», Россия).
Секвенирование осуществляли при помощи платформы lonTorrent (Thermo Fisher
Рис. 4 - Диаграмма распределения протеомов исследуемого бактериофага Listeria phage FLm4 соответственно молекулярным массам
Scientific, США), используя набор реагентов Ion PI Sequencing 200 Kit v3 на чипе Ion PI ChipKit v2 сек-венатора IonProton (ThermoFisherScientific, США) согласно рекомендациям производителя. Оценка распределения длин фрагментов библиотек и их концентрация осуществлялась с помощью прибора Bioanalyzer 2100 и набора Agilent High Sensitivity DNA Kit (Agilent Technologies, США). Для сборки фагового генома denovo использовали риды с качеством прочтения не ниже Q20 и длиной не менее 50 оснований. Сборку генома осуществляли с применением программного обеспечения Newbler (Roche/454 GS-FLX). Для исследования протеома использовали ресурсы SnapGene Viewer v.4.1.7, ExPasy (https://web. expasy.org), BASys (Bacterial Annotation System; https://www.basys.ca).
Результаты исследований
Исследования генома и протеома листе-риозного бактериофага FL.m. 4 УлГАУ включали в себя: анализ соответствия его генетической последовательности, данным представленным в системе NCBI и определение возможных гомологов, составление карты протеомов бактериофага в соответствии с аннотированными геномами бактерий и вирусов на основе триплетной кодировки аминокислот, исследование про-
теомов бактериофага на предмет соответствия локусам патогенности и составление филогенетической схемы каждого из протеомов исследуемого фага.
Изучение этих данных позволит подтвердить оригинальность и безопасность бактериофага FL.m. 4 УлГАУ.
Полноразмерные нуклеотидные последовательности генома фага получали при помощи ионного полупроводникового секвенирования. Бактериофаг был секвенирован трехкратно, данные каждого исследования были проанализированы методами геномной биоинформатики, что позволило собрать геном фага с высокой достоверностью.
Полученную таким образом генетическую последовательность листериозного бактериофага сопоставили с аннотированными данными системы NCBI и провели сравнительный анализ с эталонным геномом листериозного бактериофага. Наиболее близким по гомологии оказался геном Listeria phage LP-083-2. Результаты представлены на рисунках 1-2.
На основании генетических данных был проведен анализ протеома бактериофага Listeria phage FLm4. Результаты соответствия генома и протеома (на основе генетического кода
аминокислот, характерного для бактерий и вирусов) представлены на рисунке 3 и в таблице 1.
Каждый из выявленных протеомных компонентов Listeria phage FLm4 был сопоставлен с аналогами и составлено его филогенетическое картирование для поиска подобия возможных локусов патогенности.
По проведенным исследованиям генетического и протеомного картирования Listeria phage FLm4 локусов патогенности не выявлено.
Выводы
При анализе полученных данных генетических и протеомных исследований бактериофага Listeria phage FLm4 серии УлГАУ локусов патогенности не выявлено. Эти результаты подтверждают его оригинальность и безопасность, свидетельствуют о возможности его дальнейшего использования для разработки средства биоконтроля плодоовощной и другой готовой к употреблению продукции с целью увеличения сроков ее хранения и профилактики пищевых отравлений.
Библиографический список
1. Bacteriophage application on red meats and poultry: Effects on Salmonella population in final ground products / Y. Yeh [et al.] // Meat science. - 2017. - Т. 127. - С. 30-34.
2. Verma, D. K. Utilization of Bacteriophages Targeting Listeria monocytogenes in the Dairy and Food Industry / D. K. Verma, A. R. Patel, P. P. Srivastav // Bioprocessing Technology in Food and Health: Potential Applications and Emerging Scope. - Apple Academic Press, 2018. - С. 231-252.
3. Bacteriophage applicationsforfresh produce food safety / López- O. Cuevas [et al.] // International journal of environmental health research. - 2019. -С. 1-16. DOI: 10.1080/09603123.2019.1680819
4. Bacteriophage cocktail significantly reduces or eliminates Listeria monocytogenes contamination on lettuce, apples, cheese, smoked salmon and frozen foods / M. N. Perera [et al.] // Food microbiology. -2015. - Т. 52. - С. 42-48.
5. Liu, J. Efficacy of Listeria Phage in Reducing Listeria monocytogenes under Both Experimental and Food Processing Conditions / J. Liu. - 2018. P. - 55.
6. Environmental conditions and serotype affect Listeria monocytogenes susceptibility to phage treatment in a laboratory cheese model / L. O. Henderson [ et al.] // Journal of dairy science. -2019. - T. 102, № 11. - C. 9674-9688.
7. Preservation of ready-to-eat salad: A study with combination of sanitizers, ultrasound, and essential oil-containing P-cyclodextrin inclusion complex / C. S. Marques [et al.] // LWT. - 2019. - T. 115. - C. 108433.
8. Biopreservation approaches to reduce Listeria monocytogenes in fresh vegetables / B. Ramos [et al.] // Food microbiology. - 2020. - T. 85.
- C. 103282.
9. Synthesis and Anti-Listeria Properties of Odorless Hybrid Bio-Based n-Phenolic Vegetable Branched-Chain Fatty Acids / H. Ngo [et al.] // Journal of the American Oil Chemists' Society. -2019. - T. 96, № 10. - C. 1093-1101.
10. Role of biological control agents and physical treatments in maintaining the quality of fresh and minimally-processed fruit and vegetables / C. Leneveu-Jenvrin [et al.] // Critical reviews in food science and nutrition. - 2019. - C. 1-19. DOI: 10.1080/10408398.2019.1664979
11. Moye, Z. D. Bacteriophage applications for food production and processing / Z. D. Moye, J. Woolston, A. Sulakvelidze // Viruses. - 2018. - T. 10, № 4. - C. 205.
12. Biopreservation approaches to reduce Listeria monocytogenes in fresh vegetables / B. Ramos [et al.] // Food microbiology. - 2020. - T. 85.
- C. 103282.
13. Sillankorva, S. M. Bacteriophages and their role in food safety / S. M. Sillankorva, H. Oliveira, J. Azeredo // International journal of microbiology. -2012. - T. 2012. DOI:10.1155/2012/863945
14. Sulakvelidze, A. Using lytic bacteriophages to eliminate or significantly reduce contamination of food by foodborne bacterial pathogens / A. Sulakvelidze // Journal of the Science of Food and Agriculture. - 2013. - T. 93, № 13. - C. 3137-3146.
15. Evaluation of pulsed light for inactivation of foodborne pathogens on fresh-cut lettuce: Effects on quality attributes during storage / T. Tao [et al.] // Food Packaging and Shelf Life. - 2019. - T. 21. - C. 100358.
MOLECULAR GENETIC CHARACTERISTICS OF LISTERIA FL.M 4 ULGAU BACTERIOPHAGE
Suldina E.V., Mastilenko A.V., Feoktistova N.A., Vasiliev D.A.
FSBEI HE Ulyanovsk State Agrarian University 432017. Ulyanovsk, Novyi Venets boulevard, 1; 89374545651 e-mail: [email protected]
Key words: Listeria, Listeria monocytogenes, listeria, listeriosis, foodborne pathogens, phage, bacteriophages, bacteria.
The article presents results of genomic and proteomic studies of listeriosis bacteriophage FL.m. 4 UlGAU. The studied phage possesses a number of biological properties necessary for a production advanced bacteriophage: high lytic activity (according to agar layer method by Grazia 2.9 ± 0.1 x 1010 PFU / ml, according to Appelman 10-9), a wide spectrum of lytic activity (86.8%) and specificity. To confirm safety and original nature, FL.m. 4 ULGAU phage was sequenced and analyzed by genomic bioinformatics. The phage DNA genetic sequence thus obtained was compared with these genetic sequences presented in NCBI system. It was established that Listeria LP-083-2 phage gene turned out to be closest in homology. Based on genetic studies, the proteome of Listeria phage FLm4 bacteriophage was analyzed and its chart was compiled in accordance with the annotated genomes of bacteria and viruses based on triplet coding of amino acids. Each of the identified 109 proteomic components of Listeria phage FLm4 was compared with analogues and its phylogenetic mapping was compiled to look for similarities of possible pathogenicity loci. When analyzing the data of genetic and proteomic studies of bacteriophage Listeria phage FLm4 of ULGAU series, pathogenicity loci and their homologs were not detected. These results confirm its originality and safety and indicate the possibility of its further usage as a means of treating fruit and vegetable and other ready-to-eat products in order to increase storage life and prevent food poisoning. Bibliography
1. Bacteriophage application on red meats and poultry: Effects on Salmonella population in final ground products / Y. Yeh [et al.] // Meat science. - 2017.
- T. 127. - C. 30-34.
2. Verma, D. K. Utilization of Bacteriophages Targeting Listeria monocytogenes in the Dairy and Food Industry / D. K. Verma, A. R. Patel, P. P. Srivastav// Bioprocessing Technology in Food and Health: Potential Applications and Emerging Scope. - Apple Academic Press, 2018. - C. 231-252.
3. Bacteriophage applications for fresh produce food safety / López- O. Cuevas [et al.] // International journal of environmental health research. - 2019.
- C. 1-16. DOI: 10.1080/09603123.2019.1680819
4. Bacteriophage cocktail significantly reduces or eliminates Listeria monocytogenes contamination on lettuce, apples, cheese, smoked salmon and frozen foods /M. N. Perera [et al.] //Food microbiology. - 2015. - T. 52. - C. 42-48.
5. Liu, J. Efficacy of Listeria Phage in Reducing Listeria monocytogenes under Both Experimental and Food Processing Conditions/J. Liu. - 2018. P. - 55.
6. Environmental conditions and serotype affect Listeria monocytogenes susceptibility to phage treatment in a laboratory cheese model / L. O. Henderson [ et al.] //Journal of dairy science. - 2019. - T. 102, № 11. - C. 9674-9688.
7. Preservation of ready-to-eat salad: A study with combination of sanitizers, ultrasound, and essential oil-containing 6-cyclodextrin inclusion complex/C. S. Marques [et al.]//LWT. - 2019. - T. 115. - C. 108433.
8. Biopreservation approaches to reduce Listeria monocytogenes in fresh vegetables / B. Ramos [et al.] // Food microbiology. - 2020. - T. 85. - C. 103282.
9. Synthesis and Anti-Listeria Properties of Odorless Hybrid Bio-Based n-Phenolic Vegetable Branched-Chain Fatty Acids /H. Ngo [et al.] //Journal of the American Oil Chemists' Society. - 2019. - T. 96, № 10. - C. 1093-1101.
10. Role of biological control agents and physical treatments in maintaining the quality of fresh and minimally-processed fruit and vegetables / C. Leneveu-Jenvrin [et al.] // Critical reviews in food science and nutrition. - 2019. - C. 1-19. DOI: 10.1080/10408398.2019.1664979
11. Moye, Z. D. Bacteriophage applications for food production and processing / Z. D. Moye, J. Woolston, A. Sulakvelidze // Viruses. - 2018. - T. 10, № 4. - C. 205.
12. Biopreservation approaches to reduce Listeria monocytogenes in fresh vegetables / B. Ramos [et al.]//Food microbiology. - 2020. - T. 85. - C. 103282.
13. Sillankorva, S. M. Bacteriophages and their role in food safety / S. M. Sillankorva, H. Oliveira, J. Azeredo // International journal of microbiology. - 2012.
- T. 2012. DOI:10.1155/2012/863945
14. Sulakvelidze, A. Using lytic bacteriophages to eliminate or significantly reduce contamination of food by foodborne bacterial pathogens / A. Sulakvelidze //Journal of the Science of Food and Agriculture. - 2013. - T. 93, № 13. - C. 3137-3146.
15. Evaluation of pulsed light for inactivation of foodborne pathogens on fresh-cut lettuce: Effects on quality attributes during storage / T. Tao [et al.] // Food Packaging and Shelf Life. - 2019. - T. 21. - C. 100358.
