Bacterial Communication in Foods

به طور کلی فرض بر این است که میکروارگانیسم‌ها مولکول‌های کوچک شبیه به هورمون سیگنال‌دهنده را سنتز، آزاد می‌کنند، شناسایی می‌کنند و به آن‌ها پاسخ می‌دهند. این مولکول‌ها برای فرآیندی به نام «حسگر حد نصاب» (QS) استفاده می‌شوند، پدیده‌ای که باکتری‌ها را قادر می‌سازد تا زمانی که حداقل تعداد سلول‌ها یا «نصاب» برای شروع یک پاسخ هماهنگ به دست می‌آید، حس کنند. کلماتی مانند "زبان" و "رفتار" اغلب برای نشان دادن QS در ادبیات استفاده می شود. به بیان ساده تر، زبان و گفتگوی متقابل بین باکتری ها، و بین باکتری ها و میزبان های حیوانی یا گیاهی، رفتار (به عنوان مثال، اثرات مفید یا بیماری زا) باکتری ها را تعیین می کند. در حال حاضر دغدغه اصلی درک و رمزگشایی این زبان است. به طور کلی، گفتگوی متقابل باکتریایی عمدتاً بر روی باکتری‌های بیماری‌زای محیطی، گیاهی و انسانی مورد مطالعه قرار گرفت. تعداد کمی از مطالعات باکتری های اسید لاکتیک مرتبط با غذا را مورد توجه قرار دادند. گفتگوی متقابل بین باکتری ها بر رفتار و به نوبه خود، سازگاری محیطی و فنوتیپ ها تأثیر می گذارد. بنابراین، قابل درک است که گفتگوی متقابل باکتریایی پیامدهای کاربردی مهمی دارد. زبانی که بین باکتری‌های ساکن در اکوسیستم غذایی مشابه صحبت می‌شود، ممکن است ویژگی‌های فنوتیپی باکتری‌های اسید لاکتیک آغازگر و در نتیجه عملکرد آنها را تعیین کند. هدف این خلاصه تعریف اساس سیگنال دهی سلول به سلول در تخمیر مواد غذایی است و موارد زیر را برجسته می کند: (1) جنبه های میکروبیولوژی، تغذیه، شیمیایی و عملکردی. (ب) خواص عملکردی ناشی از سازگاری میکروبی با دستگاه گوارش. (iii) فنوتیپ های اصلی تحت کنترل مدارهای QS. (IV) رفع حد نصاب. این خلاصه اولین مرجع در مورد این موضوع خواهد بود و نتایج اصلی را برای یک کاربرد صنعتی پربارتر برجسته می کند. محتوای پیش‌نویس 1. سیگنال‌های باکتری‌های گرم منفی و گرم مثبت مرتبط با غذا در این فصل، زبان‌های سیگنالی مختلف مورد استفاده توسط باکتری‌های گرم منفی (N-acyl-L-homoserine لاکتون‌ها) و باکتری‌های گرم مثبت (بر اساس سنتز) توضیح داده می‌شود. پپتیدهای اصلاح‌شده پس از ترجمه) و واژگان شیمیایی جهانی، که توسط باکتری‌های گرم مثبت و منفی (خود القاگر-2 از طریق فعالیت آنزیم LuxS) مشترک است. 2. فنوتیپ های مربوط به سنجش حد نصاب این فصل فنوتیپ های باکتریایی، مانند حدت، بلوغ بیوفیلم، سنتز باکتریوسین، و تولید متابولیت ثانویه تحت کنترل مدارهای QS را شرح خواهد داد. 3. سیگنال دهی سلول به سلول در غذای تخمیر شده: خمیر ترش در این فصل، زبانی که بین باکتری های ساکن در اکوسیستم غذایی یکسان (خمیر ترش) صحبت می شود، توضیح داده می شود و نمای کلی از ویژگی های فنوتیپی شرطی باکتری های اسید لاکتیک آغازگر و در نتیجه، آنها را ارائه می دهد. کارایی. 4. سیگنال دهی سلول به سلول در غذای تخمیری: ماست در این فصل، زبانی که بین باکتری های ساکن در اکوسیستم غذایی یکسان (ماست) صحبت می شود، توضیح داده می شود و مروری بر ویژگی های فنوتیپی شرطی باکتری های اسید لاکتیک اولیه و در نتیجه، آنها ارائه می دهد. کارایی. 5. پیام پروبیوتیک در سطح درون، بین گونه ای و بین پادشاهی این فصل مکانیسم هایی را شرح می دهد که تعامل بین میکروارگانیسم و ​​میزبان و ظرفیت میکروارگانیسم برای سازگاری با محیط را تنظیم می کند. همچنین اشاره ویژه ای به موارد زیر انجام خواهد شد: (1) مهار پاتوژن و بازیابی هموستاز میکروبی از طریق تعاملات میکروب- میکروب. (ب) افزایش عملکرد سد اپیتلیال. و (iii) تعدیل پاسخ های ایمنی. 6. دیدگاه‌های جدید سنجش حد نصاب این فصل مروری بر دیدگاه آینده در مورد سنجش حد نصاب ارائه می‌کند و نشان می‌دهد که گفتگوی متقابل باکتریایی ممکن است پیامدهای کاربردی مهمی داشته باشد. این تداخل در زبان QS را که به عنوان Quorum Quenching (QQ) تعریف می شود، برجسته می کند. ترجمه فزاینده گفتگوی متقابل باکتریایی نشان داده است که در برخی شرایط محیطی، ممکن است زبان خاموش شود.

It is generally assumed that microorganisms synthesize, release, detect and respond to small signaling hormone-like molecules. These molecules are used for a process termed “quorum sensing” (QS), a phenomenon that enables bacteria to sense when the minimal number of cells, or “quorum,” is achieved for a concerted response to be initiated. Words such as “language” and “behavior” are frequently used to depict QS in the literature. More simply put, language and cross-talk between bacteria, and between bacteria and animal or plant hosts, determines the behavior (e.g., beneficial or pathogenic effects) of bacteria. Currently, the major concern is to understand and decode this language. Overall, bacterial cross-talk was mainly studied on environmental, plant, and human pathogenic bacteria. Few studies considered food-related lactic acid bacteria. The cross-talk between bacteria influences the behavior and, in turn, the environmental adaptation and phenotypes. Therefore, it is understood that bacterial cross-talk has important applicative repercussions. The language spoken between bacteria populating the same food ecosystem may condition the phenotypic traits of starter lactic acid bacteria and, consequently, their performance. This Brief aims to define the basis of cell-to-cell signalling in food fermentation and will highlight: (i) microbiology, nutritional, chemical and functional aspects; (ii) functional properties due to microbial adaptation to the gastrointestinal tract; (iii) principal phenotypes under control of QS circuitries; (iv) quorum quenching. This Brief will be the first reference on this topic and it will highlight the main results for a more productive industrial application. Draft content 1. Signals of food related Gram-negative and Gram-positive bacteria The chapter will describe the different signaling languages used by Gram-negative bacteria (N-acyl-L-homoserine lactones) and Gram-positive bacteria (based on the synthesis of post-translationally modified peptides) and the universal chemical lexicon, shared by both Gram-positive and -negative bacteria (autoinducer-2 through the activity of the LuxS enzyme). 2. Phenotypes related to quorum sensing The chapter will describe the bacterial phenotypes, such as virulence, biofilm maturation, bacteriocin synthesis, and secondary metabolite production under control of QS circuitries. 3. Cell-to-cell signalling in fermented food: sourdough The chapter will describe the language spoken between bacteria populating the same food ecosystem (sourdough) and will provide an overview of the conditioned phenotypic traits of starter lactic acid bacteria and, consequently, their performance. 4. Cell-to-cell signalling in fermented food: yoghurt The chapter will describe the language spoken between bacteria populating the same food ecosystem (yoghurt) and will provide an overview of the conditioned phenotypic traits of starter lactic acid bacteria and, consequently, their performance. 5. Probiotic message at the intra-, inter-species and inter-kingdom level The chapter will describe the mechanisms that regulate the interaction between microorganism and host, and the capacity of the microorganism to adapt to environment. Particular reference will also be made to: (i) pathogen inhibition and restoration of microbial homeostasis through microbe-microbe interactions; (ii) enhancement of epithelial barrier function; and (iii) modulation of immune responses. 6. New Perspectives of quorum sensing This chapter will provide an overview of the future perspective regarding quorum sensing, showing that bacterial cross-talk may have important applicative repercussions. It will highlight the interference on the language of QS, which is defined as quorum quenching (QQ). Increasing translation of the bacterial cross-talk has shown that in some environmental circumstances, quenching of the language may occur.