Evidence of quorum sensing in the rumen ecosystem: detection of N-acyl homoserine lactone autoinducers in ruminal contents

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Acyl-homoserine lactone (AHL) based quorum-sensing systems are widespread among gram-negative bacteria, particularly in association with plants and animals. As yet, there have been no reports of AHL signaling in the anaerobic rumen environment, an ecosystem of great complexity in which cell-cell signaling is likely to occur. We detected multiple AHL autoinducers in the rumen contents of 6 out of 8 cattle fed a representative selection of diets. The signals were not associated with feed. Surprisingly, no pure cultures produced AHLs in vitro when grown under the laboratory conditions we tested. Our observations suggest that either (a) a factor specific to the rumen ecosystem is required for the rumen isolates we tested to produce AHLs or (b) a strain (or strains) that we were not able to culture but which grows to a high cell density in the rumen produces the AHLs we detected.Key words: quorum sensing, rumen, acyl-homoserine lactone, anaerobic environment, bacteria, cattle.

Les systèmes de sensibilité au quorum basé sur l'acyl-homosérine lactone (AHL) sont fréquents parmi les bactéries Gram-négatives, particulièrement chez celles qui sont associées au animaux et aux plantes. À ce jour, aucune signalisation par l'AHL n'a été signalée dans l'environnement anaérobie du rumen, un écosystème d'une grande complexité qui devrait normalement inclure des signaux inter-cellulaires. Nous avons détecté de nombreux auto-inducteurs d'AHL dans le contenu du rumen de 6 vaches sur 8 qui avaient suivi une sélection représentative de régimes alimentaires. Les signaux n'étaient pas associés au régime. Fait surprenant, aucune culture pure n'a produit d'AHL in vitro lorsque cultivée dans les conditions de laboratoire que nous avons étudiées. Nos observations suggèrent soit a) qu'un facteur spécifique à l'écosystème du rumen est requis pour que les isolats analysés produisent de l'AHL, ou soit b) qu'une ou des souches que nous avons été incapables de cultiver mais qui se développent et atteignent une densité cellulaire élevée dans le rumen produit les AHL détectés.Mots clés : sensibilité au quorum, rumen, acyl-homosérine lactone, environnement anaérobie, bactéries, bétail.[Traduit par la Rédaction]
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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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