PCR-based DNA test for detection of emetic Bacillus cereus strains producing cereulide

• Autorzy: Oltuszak-Walczak E. , Walczak P.

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie za pomoca testow PCR wymiotnych szczepow Bacillus cereus wytwarzajacych cereulid

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Two PCR-based methods for identification of emetic toxin producing Bacillus cereus strains were developed. The first set of primers cesBF and cesBR allowed for the amplification of cesBI 838 bp long fragment of cereulide biosynthesis operon for cereulide producing strains, or 421 bp long fragment of nonribosomal peptide synthetase (nrps) for emetic toxin non producing strains. Detection of both genes cesBI and nrps was possible in one PCR reaction. Among 24 strains of Cereus group tested, only one named 19W-cesB contained cesBI gene fragment. Bacillus cereus isolate 19W-cesB did not contain of any other genes of nonribosomal peptide synthetases responsible for the synthesis of other low molecular weight peptide toxins. The shdR and shdF second primer set allowed for specific amplification of the other 690 bp long fragment of cesBII gene. Only strain 19W-cesB allowed for the PCR synthesis of appropriate amplicon from all tested strains. Proposed methods may be fast and reliable techniques for detection of Bacillus cereus strains producing cereulide.

PL

Opracowano dwie metody identyfikacji szczepów Bacillus cereus wytwarzających toksynę wymiotną cereulid, bazujące na reakcji PCR. Pierwszy zestaw starterów cesBF i cesBR pozwalał na amplifikację fragmentu genu cesBI o długości 838 pz dla szczepów zawierających operon biosyntezy cereulidu lub fragmentu genów nierybosomalnej syntetazy peptydowej (nrps) o długości 421 pz dla szczepów nie wytwarzających toksyny wymiotnej. W jednej reakcji PCR możliwa była detekcja genów biosyntezy cereulidu jak i genów biosyntezy innych cyklicznych peptydów (nrps). Spośród 24 przebadanych szczepów grupy Cereus wykazano jedynie u szczepu 19W-cesB obecność genu cesB. Stwierdzono również, że szczep wytwarzający toksynę wymiotną nie zawierał innych genów nierybosomalnych syntetaz peptydowych. Drugi zestaw primerów, shdR i shdF pozwalał na bardzo specyficzną amplifikację innego fragmentu genu cesBII o długości 690 pz gdyż spośród 24 szczepów, jedynie dla szczepu 19W-cesB otrzymano charakterystyczny amplikon. Zaproponowane metody pozwalają na szybką i prostą diagnostykę szczepów potencjalnych producentów toksyny wymiotnej.

Słowa kluczowe

EN

production; cereulide; Bacillus cereus; emetic toxin; polymerase chain reaction; detection; toxin

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Food and Nutrition Sciences
• Rocznik: 2007
• Tom: 57
• Numer: 3[A]
• Opis fizyczny: p.101-105,fig.,ref.

Twórcy

autor

Oltuszak-Walczak E.

• Technical University of Lodz, Wolczanska 171/173, 90-530 Lodz, Poland

autor

Walczak P.

Bibliografia

• 1. Agata N., Mori M., Ohta M., Suwan S., Ohtani I., Isobe M., A novel dodecadepsipeptide, cereulide, isolated from Bacillus cereus causes vacuole formation in HEp-2 cells. FEMS Microbiol. Lett., 1994, 121, 31-34.
• 2. Agata N., Ohta M., Mori M., Isobe M., A novel dodecadepsipeptide, cereulide, is an emetic toxin of Bacillus cereus. FEMS Microbiol. Lett., 1995, 129, 17-20.
• 3. Altschul S.F., Madden T.L., Schäffer A.A., Zhang J., Zhang Z., Miller W., Lipman D.J., Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res., 1997, 25, 3389-3402.
• 4. Andersson M.A., Mikkola R., Helin J., Andersson M.C., Salkinoja- Salonen M.A., Novel sensitive bioassay for detection of Bacillus cereus emetic toxin and related depsipeptide ionophores. Appl. Env. Microbiol., 1998, 64, 1338–1343.
• 5. Beecher D.J., Wong A.C.L., Identification and analysis of the antigens detected by two commercial Bacillus cereus diarrheal enterotoxin immunoassay kits. Appl. Environ. Microbiol., 1994, 60, 4614-4616.
• 6. Buchanan R.L., Shultz F.J., Evaluation of the Oxoid BCET RPLA kit for the detection of Bacillus cereus diarrheal enterotoxinas compared to cell culture cytotoxicity. J. Food. Prot., 1992, 55, 440-443.
• 7. Buchanan R.L., Shultz F.J., Comparison of the Tecra VIA kit, Oxoid BCET-RPLA kit and CHO cell culture assay for the detection of Bacillus cereus diarrheal enterotoxin. Lett. Appl. Microbiol., 1994, 19, 353-356.
• 8. Dierick K., Van Coillie E., Swiecicka I., Meyfroidt G., Devlieger H., Meulemans A., Hoedemaekers G., Fourie L., Heyndrickx M., Mahillon J., Fatal Family Outbreak of Bacillus cereus-Associated Food Poisoning. J. Clin. Microbiol., 2005, 43, 4277-4279.
• 9. Ehling-Schulz M., Vukov N., Schulz A., Shaheen R., Andersson M., Maertlbauer E., Scherer S., Identification and partial characterization of the nonribosomal peptide synthetase gene responsible for cereulide production in emetic Bacillus cereus. Appl. Environ. Microbiol., 2005, 71, 105-113.
• 10. Ehling-Schulz M., Fricker M., Grallert H., Wagner M., Scherer S., Cereulide synthetase gene cluster from emetic Bacillus cereus: Structure and location on a mega virulence plasmid related to Bacillus anthracis toxin plasmid pXO1. BMC Microbiology, 2006, 6, 20.
• 11. Häggblom M.M., Apetroiae C., Andersson M.A., Salkinoja-Salonen M., Quantitative analysis of cereulide, the emetic toxin of Bacillus cereus, produced under various conditions. Appl. Environ. Microbiol., 2002, 68, 2479-2483.
• 12. Hansen B.M., Hendriksen N.B., Detection of enterotoxic Bacillus cereus and Bacillus thuringiensis strains by PCR analysis. Appl. Environ. Microbiol., 2001, 67, 185-189.
• 13. Horwood P.F., Burgess G.W., Oakey H.J., Evidence for non-ribosomal peptide synthetase production of cereulide (the emetic toxin) in Bacillus cereus. FEMS Microbiol. Lett., 2004, 236, 319-324.
• 14. Ivanova N., Sorokin A., Anderson I., Galleron N., Candelon B., Kapatral V., Bhattacharyya A., Reznik G., Mikhailova N., Lapidus A., Chu L., Mazur M., Goltsman E., Larsen N., D’Souza M., Walunas T., Grechkin Y., Pusch G., Haselkorn R., Fonstein M., Ehrlich D.S.D., Overbeek R., Kyrpides N., Genome sequence ofBacillus cereus and comparative analysis with Bacillus anthracis.Nature, 2003, 423, 87-91.
• 15. Kawamura-Sato K., Hirama Y., Ito H., Quantitative analysis of cereulide, an emetic toxin of Bacillus cereus, by using rat liver mitochondria. Microbiol. Immunol., 2005, 49, 25-30.
• 16. Marmur J., A procedure for isolation of deoxyrybonucleic acid from microorganisms. J. Mol. Biol., 1961, 3, 208.
• 17. Neil J. R., Caldow G., Gemmel C.G. Hunter I.S., Production of diarrheal enterotoxins and other potential virulence factors by veterinary isolates of Bacillus species associated with nongastrointestinal infections. Appl. Environ. Microbiol., 2003, 69, 2372-2376.
• 18. Ołtuszak-Walczak E., Walczak P. and Modrak R., Detection of enterotoxic Bacillus cereus producing hemolytic and non hemolytic enterotoxins by PCR test. Pol. J. Microbiol., 2006, 55, 113-118.
• 19. Polish Standard PN-EN: ISO 7932. 2005. Microbiology of foodstuffs and feedstuffs. Horizontal method for determination of the most probable number of Bacillus cereus. Method for colony counting at a temperature of 30oC (in Polish).
• 20. Toh M., Moffitt M.C., Henrichsen L., Raftery M., Barrow K., Cox J.M., Marquis C.P., Neilan B.A., Cereulide, the emetic toxin of Bacillus cereus, is putatively a product of nonribosomal peptide synthesis. J. Appl. Microbiol., 2004, 97, 992-1000.