High pressure-sensitive gene expression in Lactobacillus sanfranciscensis

Lactobacillus sanfranciscensis is a Gram-positive lactic acid bacterium used in food biotechnology. It is necessary to investigate many aspects of a model organism to elucidate mechanisms of stress response, to facilitate preparation, application and performance in food fermentation, to understand mechanisms of inactivation, and to identify novel tools for high pressure biotechnology. To investigate the mechanisms of the complex bacterial response to high pressure we have analyzed changes in the proteome and transcriptome by 2-D electrophoresis, and by microarrays and real time PCR, respectively. More than 16 proteins were found to be differentially expressed upon high pressure stress and were compared to those sensitive to other stresses. Except for one apparently high pressure-specific stress protein, no pressure-specific stress proteins were found, and the proteome response to pressure was found to differ from that induced by other stresses. Selected pressure-sensitive proteins were partially sequenced and their genes were identified by reverse genetics. In a transcriptome analysis of a redundancy cleared shot gun library, about 7% of the genes investigated were found to be affected. Most of them appeared to be up-regulated 2- to 4-fold and these results were confirmed by real time PCR. Gene induction was shown for some genes up-regulated at the proteome level (clpL/groEL/rbsK), while the response of others to high hydrostatic pressure at the transcriptome level seemed to differ from that observed at the proteome level. The up-regulation of selected genes supports the view that the cell tries to compensate for pressure-induced impairment of translation and membrane transport.

Caratterizzazione del microbiota della "colomba" durante le fasi del processo produttivo.

Il consumo di prodotti da forno lievitati in Italia, è rilevante in occasione di alcune feste religiose quali Pasqua e Natale. Prodotti come il Panettone e Colomba hanno acquisito una diffusione nazionale ed internazionale. Questi prodotti sono ottenuti mediante procedure specifiche caratterizzate da passaggi simili. In ogni caso la loro preparazione parte dall’utilizzo di un lievito madre continuamente rinfrescato. Il lievito madre (o impasto acido) è una miscela di acqua e farina fermentata da un microbiota complesso che include LAB, che producono acido lattico, e lieviti fermentativi che producono CO2 ed etanolo con conseguenze sulle caratteristiche reologiche e organolettiche, soprattutto per il profilo aromatico del prodotto finale. In questo lavoro mi sono occupato di valutare l’evoluzione della composizione microbica della Colomba nelle diverse fasi del processo produttivo, cercando di individuare le relazioni fra il microbiota e alcune caratteristiche chimico-fisiche del prodotto. Il lavoro di caratterizzazione del microbiota del prodotto, effettuato nelle diverse fasi del processo produttivo, ha mostrato come l’impasto madre sia caratterizzato da una bassa biodiversità sia di LAB che di lieviti. I microorganismi dominanti risultano essere due biotipi della specie L. sanfranciscensis e, per i lieviti, un solo biotipo della specie T. delbrueckii, con la comparsa di C. humilis solo in un campione con una frequenza relativa molto bassa. Per quel che riguarda l’evoluzione del microbiota durante il processo produttivo, l’aggiunta del lievito commerciale altera i rapporti tra LAB/ lieviti dove le concentrazioni dei LAB, durante impastamento, si riducono incidendo sulle caratteristiche chimico-fisiche degli impasti stessi in termini di maggiori valori di pH e ridotto contenuto in acido lattico. L’aggiunta di S. cerevisiae e successiva lievitazione incidono significativamente sul profilo aromatico del prodotto, in termini di riduzione di acidi (acido acetico) e di esteri ed aumento di molecole: etanolo, alcol fenetilico, acetaldeide ed acetoino, derivanti del lievito commerciale.

Lactobacillus rossiae, a vitamin B12 producer, represents a metabolically versatile species within the genus Lactobacillus

Lactobacillus rossiae is an obligately hetero-fermentative lactic acid bacterium, which can be isolated from a broad range of environments including sourdoughs, vegetables, fermented meat and flour, as well as the gastrointestinal tract of both humans and animals. In order to unravel distinctive genomic features of this particular species and investigate the phylogenetic positioning within the genus Lactobacillus, comparative genomics and phylogenomic approaches, followed by functional analyses were performed on L. rossiae DSM 15814(T), showing how this type strain not only occupies an independent phylogenetic branch, but also possesses genomic features underscoring its biotechnological potential. This strain in fact represents one of a small number of bacteria known to encode a complete de novo biosynthetic pathway of vitamin B-12 (in addition to other B vitamins such as folate and riboflavin). In addition, it possesses the capacity to utilize an extensive set of carbon sources, a characteristic that may contribute to environmental adaptation, perhaps enabling the strain's ability to populate different niches.