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

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.

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