Isolation, biochemical, biological and genetic characterization of novel peptides from Staphylococcus pseudintermedius strain 222

Staphylococcus pseudintermedius to Gram dodatnie bakterie, których naturalnym środowiskiem bytowania jest skóra i błona śluzowa zwierząt domowych, głównie psów oraz kotów. Bakterie te są patogenami oportunistycznymi, a ich potencjał chorobotwórczy wśród zwierząt jest porównywalny z zagrożeniem, jakie u ludzi stwarza S. aureus. Z inwazyjnością gronkowców związane są produkowane przez nie białkowe i peptydowe czynniki wirulencji, do których zalicza się między innymi hemolizyny i moduliny. Hemolizyny to peptydy zdolne do lizy erytrocytów których rozpad dostarcza bakteriom substancje odżywcze. Moduliny z kolei wykazują zdolność m.in do lizy komórek układu odpornościowego, co prowadzi do rozwoju stanu zapalnego. Ponadto gronkowce produkują także bakteriocyny, których cechą charakterystyczną jest zdolność zabijania szczepów bakterii spokrewnionych ze szczepem producenta, podczas gdy sam producent bakteriocyny pozostaje odporny na jej działanie. W obrębie gatunku S. pseudintermedius wyróżnić można szczep o oznaczeniu 222, który jest aktualnie intensywnie badany w Zakładzie Biochemii Analitycznej WBBiB UJ w Krakowie z powodu produkowania unikalnej bakteriocyny peptydowej BacSp222 oraz wielu innych interesujących białek i peptydów.W niniejszej pracy dokonano izolacji oraz charakterystyki biochemicznej, biologicznej i genetycznej czterech nieznanych dotąd peptydów bioaktywnych produkowanych przez S. pseudintermedius szczep 222. Oznaczono sekwencje aminokwasowe oraz przeanalizowano sekwencje genów tych peptydów, co pozwoliło zidentyfikować je jako hemolizyny i moduliny. Na podstawie wyników wykonanych testów dyfuzji radialnej wykazano ich aktywność bakteriobójczą, potwierdzono także aktywność hemolityczną badanych peptydów wobec erytrocytów ludzkich i psich. Uzyskane wyniki pomogą w lepszej charakterystyce czynników wirulencji gatunku S. pseudintermedius szczep 222.

Staphylococcus pseudintermedius are Gram positive bacteria living on the skin and mucous membranes of domestic animals, mainly dogs and cats. These bacteria are opportunistic pathogens, and their pathogenic potential among animals is comparable to the threat that S. aureus poses to humans. The invasiveness of staphylococci is related to the protein and peptide virulence factors produced by them, which include, inter alia, hemolysins and modulins. Hemolysins are peptides able to lyse erythrocytes, what provides nutrients to bacteria. Modulins, in turn, have the ability to lyse cells of the immune system, leading to the development of inflammation. In addition, staphylococci also produce bacteriocins, whose characteristic feature is the ability to kill strains of bacteria related to the producer's strain, while the bacteriocin producer itself remains resistant to its action. Within the S. pseudintermedius species the strain with the designation 222 can be distinguished, and it is intensively studied in the Department of Analytical Biochemistry of WBBiB UJ in Kraków, due to the production of the unique BacSp222 peptide bacteriocin and many other interesting proteins and peptides.In this study, the biochemical, biological and genetic characterization of four previously unknown bioactive peptides produced by S. pseudintermedius strain 222 was performed. The amino acid sequences were determined and the gene sequences of these peptides were analyzed, which allowed to identify them as hemolysins and modulins. Based on the results of performed radial diffusion tests, the bactericidal activity of isolated peptides was demonstrated, as well as the hemolytic activity was confirmed against human and canine erythrocytes. The obtained results will help in better characterization of virulence factors of the S. pseudintermedius strain 222 species.