Responses of Staphylococcus aureus exposed to HCl and organic acid stress

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Abstract:

Staphylococcus aureus is an important food poisoning bacterium. In food preservation, acidification is a well-known method. Permeant weak organic acids, like lactic and acetic acids, are known to be more effective against bacteria than inorganic strong acids (e.g., HCl). Growth experiments and metabolic and transcriptional analyses were used to determine the responses of a food pathogenic S. aureus strain exposed to lactic acid, acetic acid, and HCl at pH 4.5. Lactic and acetic acid stress induced a slower transcriptional response and large variations in growth patterns compared with the responses induced by HCl. In cultures acidified with lactic acid, the pH of the medium gradually increased to 7.5 during growth, while no such increase was observed for bacteria exposed to acetic acid or HCl. Staphylococcus aureus increased the pH in the medium mainly through accumulation of ammonium and the removal of acid groups, resulting in increased production of diacetyl (2,3-butanedione) and pyrazines. The results showed flexible and versatile responses of S. aureus to different types of acid stress. As measured by growth inhibition, permeant organic acid stress introduced severe stress compared with the stress caused by HCl. Cells exposed to lactic acid showed specific mechanisms of action in addition to sharing many of the mechanisms induced by HCl stress.

Staphylococcus aureus est une bactérie importante dans l’intoxication alimentaire. L’acidification constitue une méthode de préservation des aliments bien connue. Des acides organiques faibles perméants, notamment l’acide lactique et l’acide acétique, sont reconnus pour être plus efficaces contre les bactéries que les acides inorganiques forts (le HCl, par exemple). Des expériences de croissance et des analyses métaboliques et transcriptionnelles ont été utilisées pour caractériser les réponses d’une souche pathogène alimentaire de S. aureus exposée à l’acide lactique, à l’acide acétique et au HCl, à pH 4,5. Le stress causé par l’acide lactique et l’acide acétique a induit une réponse transcriptionnelle plus lente et de grandes variations des patrons de croissance, comparativement au HCl. Dans les cultures acidifiées par l’acide lactique, le pH du milieu a augmenté progressivement pour atteindre 7,5 pendant la croissance, alors qu’aucune augmentation n’a été observée chez les bactéries exposées à l’acide acétique ou au HCl. Le pH du milieu de S. aureus a augmenté principalement à cause de l’accumulation d’ammonium et de la disparition des groupes acides, résultant en une augmentation de la production de diacétyl (2,3-butanedione) et de pyrazines. Les résultats ont montré que S. aureus soumis à différents types de stress acides répond de façon flexible et versatile. Tel que mesuré par l’inhibition de la croissance, un acide organique perméant cause un stress plus sévère que le HCl. Les cellules exposées à l’acide lactique utilisent des mécanismes d’action spécifiques en plus d’utiliser certains mécanismes communs induits par le stress au HCl. L’acide lactique active chez les cellules des mécanismes d’action qui lui sont spécifiques, et plusieurs autres retrouvés aussi lors d’un stress induit par le HCl.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2010

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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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