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Influence of environmental factors on phage-bacteria interaction and on efficacy and survival of the phage P100
Christian Robben
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Mikrobiologie und Immunbiologie
Betreuer*in
Martin Wagner
DOI
10.25365/thesis.39302
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29769.66727.598666-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Lebensmittelsicherheit ist ein Anliegen das jeden Menschen betrifft und eine große Rolle dabei spielt die Gefahr, die durch pathogene Mikroorganismen entsteht. Ein Beispiel ist Listeria monocytogenes, welches in der Lage ist lange in der Umgebung lebensmittelverarbeitender Industrie zu überleben. Die Methoden, die zur Zeit zur Kontrolle pathogener Mikroorganismen angewendet werden, reichen nicht um Listerien vollständig zu kontrollieren oder haben einen negativen Einfluss auf die Qualität der Lebensmittel. Eine vielversprechende neue Möglichkeit zur Kontrolle von L. monocytogenes sind Bakteriophagen. Die Effektivität der Phagenbehandlung wurde in einigen Publikationen beschrieben und Experimente hierzu wurden meist unter eingeschränkten Bedingungen im Labormaßstab durchgeführt. Die Virus-Wirts Interaktion, die Bindungs- und die Replikationsfähigkeit der Phagen sind jedoch abhängig von der Wachstumsrate der Bakterien und der chemisch-physikalischen Umgebung.
Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss verschiedener Umweltbedingungen, wie Temperatur, Salzkonzentrationen, pH und Detergenzien auf das Überleben des P100 Phagen und auf die Virus-Wirts Interaktion zu untersuchen.
Dazu wurde mittels Keimzahlbestimmung das Wachstum von L. monocytogenes mit und ohne Phageninfektion untersucht. Das Überleben, die Bindungs- und die Replikationsfähigkeit der Phagen in Wirtszellen bei verschiedenen pH Werten, Salz- und Detergenzkonzentrationen wurde mit Plaque-Assays, Adsorptionstests und durch die Messung der optischen Dichte bestimmt. Zusätzlich wurde das Überleben der Phagen in Schmierwasser bei 4 °C und 10 °C untersucht.
Die Effizienz der Phagenbehandlung war abhängig von der Temperatur und des Virus-Wirts Verhältnisses. Die besten Ergebnisse wurden bei 4 °C und einer hohen Phagenkonzentration erzielt, allerdings sind die Listerien bei 4 °C als auch bei 10 °C und 20°C wieder hochgewachsen. Das Überleben der Phagen war unabhängig von der Temperatur, jedoch von der Anwesenheit von Wirts-Bakterien in Schmierwasser. Innerhalb von 37 Tagen wurde der Phagentiter um 1.5 log10 in SM Puffer und um 3 - 4 log10 in Schmierwasser reduziert. Die Infektiosität der Phagen ging bei pH 2 und pH 12, sowie bei einer SDS Konzentration ab 2,5% innerhalb einer Stunde verloren, jedoch nicht bei hohen Salz- und Lutensol-Konzentrationen. Die Phagenbindung war unter allen getesteten Bedingungen möglich, wohingegen die Replikationsfähigkeit vom Wachstum der Listerien abhängig war. Die hohe Effektivität der Phagenbehandlung in lebensmittelproduzierenden Betrieben ist die Basis für deren Gebrauch. Diese Untersuchung zeigt, dass Umweltbedingungen einen signifikanten Einfluss auf die Effizienz der Behandlung haben. Dies muss bei der Verwendung von Bakteriophagen als Notfallbehandlung berücksichtigt werden.
Abstract
(Englisch)
Food safety is a problem that concerns everyone. One of the main concerns of food safety is the microbiological hazard by pathogenic microorganisms such as Listeria monocytogenes, which is able to persist in food processing environments. The methods, which are currently available to control L. monocytogenes are not able to achieve full control or negatively influence the quality of food. One promising approach is the use of bacteriophages. Effectiveness of bacteriophages was described in several publications and experiments were done under restricted growth conditions on laboratory scale. However, host-virus interaction, adsorption and replication of phages are dependent on the growth of host cells and the physico-chemical environment.
The aim of this study was to investigate the influence of salt concentrations, pH, detergents and temperature on survival of the phage P100 and on host-virus interactions under these conditions.
Bacterial growth at different temperatures was determined with and without infection using plate counts. The survival of phages and their ability to attach to and to replicate on and in host cells at different pH, salt and detergent concentrations was monitored using plaque assays, adsorption tests and measurement of optical density over 24 hours. Additionally, the survival of P100 in smear water was tested at 4 °C and 10 °C.
Efficacy of the phages was dependent on temperature and host-virus ratio and best results were achieved at 4 °C with high phage concentrations. At 10 °C and 20 °C re-growth of bacteria was observed. Survival of bacteriophages was not depended on temperature but was influenced by smear water components and by presence of bacteria. Within the first 37 days the phage-titre was decreasing 1.5 log10 in SM buffer and 3 - 4 log10 in smear water. Phage infectivity was lost at pH 2 and pH 12 within one hour, but not at high salt or detergent concentrations. Attachment of the phages to the host was observed at all tested conditions, whereas replication was dependent on growth of the bacteria in these environments.
The high efficacy of phage treatments in food production plants is the basis of their use. This investigation demonstrates that environmental factors do significantly influence the performance of such treatments. This has to be considered when bacteriophages are used as emergency treatment.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
P100 phages Listeria monocytogenes food safety food control phage treatment Listex environmental condition
Schlagwörter
(Deutsch)
P100 Phagen Listeria monocytogenes Lebensmittelkontrolle Phagenbehandlung Listex Umwelteinfluss
Autor*innen
Christian Robben
Haupttitel (Englisch)
Influence of environmental factors on phage-bacteria interaction and on efficacy and survival of the phage P100
Paralleltitel (Deutsch)
Einfluss von Umweltbedingungen auf die Phagen - Bakterien Interaktion und auf die Effektivität und das Überleben des P100 Phagen
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
78 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Martin Wagner ,
Timothy kern
Klassifikationen
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
42 Biologie > 42.32 Virologie
AC Nummer
AC12735378
Utheses ID
34819
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |