KMITL Innovation Expo 2025 Logo

Bacteriocinogenomic analysis and anti-pathogenic activity of potential Lactococcus lactis TKP1-5 isolated from the feces of Anas platyrhynchos

Abstract

Bacteriocins are microbial peptides that demonstrate potency against pathogens. This study evaluated the inhibitory effects on pathogens and characterized the bacteriogenomic profile of strain TKP1-5, isolated from the feces of Anas platyrhynchos domesticus. Strain TKP1-5 was characterized using phenotypic traits, 16S rRNA sequencing, and Whole-Genome Sequencing (WGS). It exhibited growth in the presence of 2-6% NaCl, temperatures of 25-45°C, and pH levels ranging from 3 to 9. Based on ANIb, ANIm, and dDDH values, strain TKP1-5 was identified as Lactococcus lactis. Whole genome analysis revealed that strain TKP1-5 harbors the Nisin Z peptide gene cluster with a bit-score of 114.775. The antimicrobial spectrum of bacteriocin TKP1-5 showed inhibitory effects against pathogenic bacteria including Pediococcus pentosaceus JCM5885, Listeria monocytogenes ATCC 19115, Enterococcus faecalis JCM 5803T, Salmonella Typhimurium ATCC 13311ᵀ, Aeromonas hydrophila B1 AhB1, Streptococcus agalactiae 1611 and Streptococcus cowan I. Genomic analysis confirmed L. lactis TKP1-5 as a non-human pathogen without antibiotic resistance genes or plasmids. Furthermore, L. lactis TKP1-5 contains potential genes associated with various probiotic properties and health benefits. This suggests that L. lactis TKP1-5, with its antibacterial activity and probiotic potential, could be a promising candidate for further research and application in the food industry.

Objective

ปัจจุบันมีการใช้ยาปฏิชีวนะที่มากมายและหลากหลายอุตสาหกรรมเช่น อุตสาหกรรมการเลี้ยงสัตว์ อุตสาหกรรมการแพทย์ และรวมไปถึงอุตสาหกรรมอาหาร ซึ่งการใช้ยาปฏิชีวนะที่มากมายนี้ก่อให้เกิดการทนทานหรือเกิดการดื้อต่อยาปฏิชีวนะของจุลทรีย์ก่อโรคหลากหลายชนิด โดยในเรื่องนี้เป็นภัยเงียบที่กำลังคลืบคลานเข้ามาในอนาคต มีการประกาศจากองค์กรอนามัยโลก (WHO) ว่าในทุกปีมีการเสียชีวิตจากการติดเชื้อต่อจุลชีพก่อโรคที่มีการทนทานต่อยาปฏิชีวนะนี้มากกว่า 10 ล้านคนทั่วโลก ดังนั้นแบคเทอริโอซินที่มีความสามารถในการยับยั้งจุลินทรีย์ก่อโรคโดยการที่แบคเทอริโอซินจะไปสร้างรูที่เยื่อหุ้มเซลล์ของจุลชีพเป้าหมายและทำให้สารต่างๆภายในจุลชีพไหลออกมาข้างนอกเซลล์ อีกทั้งยังสามารถยับยั้งการสังเคราะห์กรดอะมิโนและโปรตีนของจุลชีพเป้าหมายอีกด้วย ดังนั้นแบคเทอริโอซินจึงเป็นหนึ่งในทางเลือกในการยับยั้งจุลชีพก่อโรค ในปัจจุบันนั้นเทคโนโลยีในการวิเคราะห์จีโนมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตจัดเป็นเครื่องมือที่สำคัญของนักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน เนื่องจากจีโนมของสิ่งมีชีวิตต่างๆค่อนข้างอยู่ในระดับข้อมูลที่มากมาย โดยเครื่องมือเหล่านี้สามารถทำนายตำแหน่งของยีนที่สนใจ การออกแบบยา การค้นหาตำแหน่งยีนดื้อยา กลไกต่างๆที่อาจจะเกิดขึ้นจากยีน การค้นหายีนที่บ่งบอกถึงการพบเจอสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ที่ไม่มีคนเคยค้นพบมาก่อน รวมไปถึงการพัฒนาทางด้านการรักษาเป็นต้น นำไปสู่การศึกษาการวิจัยในครั้งนี้ที่เกี่ยวข้องกับกการศึกษาผลกระทบต่อการยับยั้งจุลชีพก่อโรคของเเบคเทอริโอซินที่ได้จากสายพันธุ์ TKP1-5 มีการใช้เครื่องมือที่ชื่อ BAGAL4 ในการศึกษากลุ่มยีนที่ระบุว่าเป็นแบคเทอริโอซิน หรือเครื่องมือต่างๆทางศาสตร์ของชีวสารสนเทศน์ที่ทำหน้าที่ระบุลักษณะเฉพาะของแบคเทอริโอซิน เช่น ProtParam, ADP3, PepDraw และ DBAASP ตามลำดับรวมไปถึงการหาตำแหน่งยีนที่ดื้อยาผ่านทางเครื่องมือที่ชื่อ CARD เป็นต้นทั้งนี้การใช้เครื่องมือต่างๆเป็นเพียงการทำนายตำแหน่งของยีนโดยทำการเทียบเคียงกับฐานข้อมูลต่างๆที่มีการเก็บรวบรวมจากทั่วโลก ดังนั้นจึงต้องมีการทดสอบผ่านทางห้องปฏิบัติการควบคู่ไปด้วยเพื่อยืนยันความหน้าเชื่อถือของเครื่องมือที่ใช้ในการทำนายตำแหน่งยีนต่างๆ เป็นต้น

Other Innovations

Web Application System Prototype for Hand Dental Instruments Identifying and Counting using Deep Learning

คณะเทคโนโลยีสารสนเทศ

Web Application System Prototype for Hand Dental Instruments Identifying and Counting using Deep Learning

This research presents the development of an AI-powered system designed to automate the identification and quantification of dental surgical instruments. By leveraging deep learning-based object detection, the system ensures the completeness of instrument sets post-procedure. The system's ability to process multiple images simultaneously streamlines the inventory process, reducing manual effort and potential errors. The extracted data on instrument quantity and type can be seamlessly integrated into a database for various downstream applications.

Read more
Power of Leaves: A Natural Fluorescent Seed Coating Innovation for Anti-Counterfeiting

คณะเทคโนโลยีการเกษตร

Power of Leaves: A Natural Fluorescent Seed Coating Innovation for Anti-Counterfeiting

This experiment aimed to study the suitable types of polymers for coating with chlorophyll extract and the quality of cucumber seeds after coating. The experiment was planned using a Completely Randomized Design (CRD) with four replications, consisting of five methods involving seeds coated with different types of polymers: Polyvinylpyrrolidone, Sodium Alginate, Carboxy Methyl Cellulose, and Hydroxypropyl Methylcellulose, each polymer being coated alongside chlorophyll, with uncoated seeds serving as the control method. The coating substance was prepared by extracting chlorophyll from mango leaves, then mixed with each type of polymer at a concentration of 1%, using an 8% concentration of chlorophyll extract. The properties of each coating method, such as pH and viscosity of the coating substance, were examined before coating the cucumber seeds with a rotary disk coater model RRC150 at a coating rate of 1,100 milliliters per 1 kilogram of seeds. Subsequently, the seeds were dried to reach the initial moisture level using a hot air blower, and seed quality was assessed in various aspects, including seed moisture, germination rate under laboratory conditions, germination index, and seed fluorescence under a portable ultraviolet light illuminator, as well as light emission spectrum analysis using a Spectrophotometer. The experiment found that each type of polymer could be used to form a film together with chlorophyll, which had appropriate pH and viscosity for the coating without affecting seed quality and showed fluorescence on the seed surface both under portable ultraviolet light and spectral emission analysis with a Spectrophotometer. Using HPMC as the film-forming agent with chlorophyll was the most suitable method, enhancing seed fluorescence efficiency.

Read more
Underground Cable Testing and Analysis

คณะวิศวกรรมศาสตร์

Underground Cable Testing and Analysis

Due to the modern urban system's high demand for stable electricity supply, underground cable power transmission has been increasingly adopted as a replacement for overhead power transmission. However, underground cable transmission still faces several operational challenges, such as significantly higher investment costs compared to overhead transmission, prolonged repair times in the event of system failures, limited fault analysis capabilities, and restricted capacity for additional load handling. This research project is designed to study the issues associated with the 22 kV XLPE underground cable system by utilizing the polarization and depolarization current analysis technique, a modern insulation diagnostic method.

Read more