Distribution of the plantaricin operons and co-culture inducibility among Lactobacillus plantarum strains isolated from olive fermentations

Abstract

[EN] Bacteriocin production has demonstrated to play an important role in Lactobacillus plantarum viability in olive fermentations. Such production has been shown to be regulated via a quorum-sensing mechanism involving a regulatory operon. To date, three regulated bacteriocin operons have been fully described in this species, i.e. plantaricin NC8, EF and JK, all of them consisting of two-peptide bacteriocins. Biosynthesis of these bacteriocins has been shown to be switched on through specific peptides called autoinducers and, in some strains, also by coculturing with specific bacterial strains. Here we report how these bacteriocin and regulatory operons are distributed among L. plantarum strains isolated from olive fermentations, and compared with strains isolated from other environments. Only the plantaricin EF operon and those genes involved in bacteriocin processing and transport were present in all of the strains studied. In contrast, plantaricin NC8 was not found in any of the strains. Two different regulatory operons were found, which were controlled by either of two specific autoinducers: plantaricin NC8IF or plantaricin A. Although harbouring bacteriocin genes, some of the strains did not produce bacteriocins, while in others bacteriocin production was induced by coculturing with specific Gram-positive bacterial strains.

[ES] La producción de sustancias antimicrobianas denominadas bacteriocinas ha demostrado jugar un papel importante en la viabilidad de la especie bacteriana Lactobacillus plantarum en fermentaciones de aceitunas verdes al estilo español o sevillano. Tal producción de bacteriocinas ha mostrado estar regulada en la mayoría de los casos por un mecanismo de “quorum sensing” que implica un operón regulador específico. Hasta la fecha, tres diferentes operones de producción de bacteriocinas reguladas por este mecanismo han sido descritos en esta especie, a saber, plantaricina NC8, plantaricina EF y plantaricina JK, todos ellos consistentes en bacteriocinas de dos péptidos. Se ha demostrado que la biosíntesis de estas bacteriocinas se pone en marcha ante la presencia de péptidos específicos llamados autoinductores y, en algunas cepas, también mediante el cocultivo con cepas bacterianas específicas. En esta comunicación presentamos cómo estos operones, tanto de producción de bacteriocinas como de regulación de la misma, están distribuidos entre cepas de L. plantarum aisladas de fermentaciones de aceitunas, comparándolas con cepas de la misma especie aisladas de otros ambientes. Sólo el operón de la plantaricina EF y aquellos genes implicados en la maduradción y transporte de las bacteriocinas están presentes en todas las cepas estudiadas. En contraste, plantaricina NC8 no se encontró en ninguna de las cepas aisladas de fermentaciones de aceitunas. Se encontraron dos operones reguladores diferentes, que eran controlados por alguno de los dos autoinductores específicos asociados: PLNC8IF o plantaricina A. Aunque conteniendo genes de producción de bacteriocinas, algunas cepas no producían estos compuestos antimicrobianos, mientras que en otras cepas se encontró que la producción de bacteriocinas se podía inducir mediante el cocultivo con cepas específicas de bacterias Gram positivas. Para que una cepa de L. plantarum produzca bacteriocinas en un medio de cultivo líquido, tal como las salmueras de fermentación de aceitunas, es necesario que, 1.- La producción de bacteriocinas sea constitutiva. 2.- En caso de ser regulada por mecanismos de “quorum sensing”, que o bien se cultive en presencia del autoinductor específico o bien se cocultive junto con una cepa bacteriana inductora.