Proteomic and microscopic analysis of biofilms formed by Listeria monocytogenes 568

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Abstract:

Biofilm formation may be important in the colonization of the food-processing environment by the food-borne pathogen Listeria monocytogenes. Listeria monocytogenes 568 formed adherent multicellular layers on a variety of test surfaces following growth at 37 °C with multiple transfers of the test surface into fresh medium. Microscopic examination of these adherent layers suggest that the cells were surrounded by extracellular material. The presence of a carbohydrate containing extracellular polymeric matrix was confirmed by labelling hydrated adherent layers with fluorescein-conjugated concanavalin A, indicating that these adherent layers are biofilms. To gain insight into the physiological state of cells in these biofilms, the proteomes from biofilm- and planktonic-grown cells from the same cultures were compared using 2-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Nineteen proteins, which exhibited higher levels of expression in biofilm-grown cells, were successfully identified from the 2-D gels using a combination of MALDI-TOF and MS/MS. Proteins that were found to be more highly expressed in biofilm-grown cells were involved in stress response, envelope and protein synthesis, biosynthesis, energy generation, and regulatory functions. In biofilm-grown cells, many proteins in the pH range 4–6 ran as multiple spots arranged horizontally across the 2-D gels.Key words: Listeria monocytogenes, biofilms, proteomics, stress response.

La formation de biofilms serait importante dans la colonisation d'environnements de traitement de la nourriture par le pathogène alimentaire Listeria monocytogenes. Listeria monocytogenes 568 a formé des couches multicellulaires adhérentes sur une variété de surfaces analysées suite à une croissance à 37 °C avec des transferts multiples de la surface analysée à un milieu frais. L'examen microscopique de ces couches adhérentes indique que les cellules étaient entourées de matières extracellulaires. La présence d'une matrice extracellulaire de polymères d'hydrates de carbone a été confirmée en marquant les couches adhérentes hydratées avec de la concanavaline A conjuguée à la fluorescéine, ce qui indique que ces couches adhérentes sont des biofilms. Afin de mieux connaître l'état physiologique des cellules de ces biofilms, les protéomes de biofilms et de cellules planctoniques issues des mêmes cultures ont été comparées à l'aide de l'électrophorèse sur gel de polyacrylamide en 2 dimensions. Dix-neuf protéines ayant démontré des taux d'expression élevés chez les cellules de biofilms ont été identifiées avec succès à partir des gels 2-D en employant une combinaison de MALDI-TOF et de MS/MS. Les protéines les plus fortement exprimées chez les cellules de biofilms étaient impliquées dans la réponse au stress, la synthèse de l'enveloppe et des protéines, la biosynthèse, la génération l'énergie et des fonctions régulatrices. Chez les cellules cultivées en biofilm, plusieurs protéines s'échelonnant de pH 4 à 6 ont migré en de multiples taches arrangées de façon horizontale à travers le gel 2-D.Mots clés : Listeria monocytogenes, biofilms, protéomique, réponse au stress.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2005

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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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