Růst bifidobakterií v přítomnosti rostlinných β-glukosidů

Bc. Kateřina Kindlová

Master's thesis

Bifidobacterial growth in presence of plant β-glucosides

Abstract:

Bifidobakterie patří mezi první kolonizátory gastrointestinálního traktu a mají velký význam pro zdraví člověka v pozdějším životě. Evoluce jejich genomu značně zvýhodnila jejich schopnost využití substrátů ze stravy hostitele. Bifidobakterie mají zakódované velké množství genů podílejících se na metabolismu sacharidů. Velké množství zakódovaných proteinů v genetické informaci se zdá být specializováno na katabolismus oligosacharidů pomocí enzymů glykosylhydroláz, které jsou schopné utilizovat nestravitelné rostlinné polymery. ß-glukosidáza je enzym katalyzující hydrolýzu glykosidových vazeb v ß-glukosidech za uvolnění glukózy a mohla by hrát významnou roli v probiotickém působení bifidobakterií. ß-glukosidy jsou sekundární metabolity rostlin, které se skládají z glukózy a molekuly s alifatickou nebo aromatickou molekulou nazývanou aglykon. Aktivita bifidobakteriálních ß-glukosidáz v lidském střevě může změnit biologickou aktivitu a dostupnost rostlinných glukosidů. Cílem této diplomové práce bylo otestovat 115 bifidobakteriálních kmenů patřících do 8 bifidobakteriálních druhů a zjistit jejich potenciál růstu ve fermentačních substrátech tří různých rostlinných ß-glukosidů; eskulinu, amygdalinu a arbutinu. Zároveň byla testována aktivita ß-glukosidázy pro průkaznost výskytu u jednotlivých kmenů. Utilizace ß-glukosidů se druhově a kmenově lišila. Nejvšestrannější využití měl amygdalin, který dokázalo fermentovat 54 % testovaných kmenů. Druhově pak nejlepší fermentační potenciál mělo Bifidobacterium dentium. Aktivita ß-glukosidázy byla druhově specifická a její přítomnost zvyšuje dostupnost rostlinných glukosidů uvolňováním aglykonu, který je navíc antimikrobiálně aktivní. Díky tomu může poskytnout lepší přístup ke zdrojům energie a zároveň uvolnit bioaktivní aglykon. Z výsledků vyplývá, že bifidobakterie jsou slibným terapeutickým prostředkem nejen z hlediska širšího využití větších zdrojů energie, ale také jako mikroorganismy, které by se v budoucnu mohly využít pro podporu lékařských účelů.

Abstract:

Bifidobacteria belongs to the first colonizers of the gastrointestinal tract and have substantial importance for human health in later life. The evolution of their genome considerably favored their ability to utilize substrates from the host's diet. Genomic analyzes have shown that these bacteria encode a large number of genes involved in carbohydrate metabolism. A large number of the encoded proteins in the genetic information appear to specialize in the catabolism of oligosaccharides by enzymes glycosylhydrolases, which are able to utilize indigestible plant polymers. ß-glucosidase is an enzyme that catalyzes the hydrolysis of glycosidic bonds in ß-glucosides to release glucose and could play an essential role in the probiotic action of bifidobacteria. ß-glucosides are secondary metabolites of plants that consist of glucose and a molecule with an aliphatic or aromatic molecule called an aglycone. The activity of bifidobacterial ß-glucosidases in the human gut may alter the biological activity and availability of plant glucosides. This diploma thesis aimed to test 115 bifidobacterial strains of 8 bifidobacterial species and determine their growth potential in 3 different fermentation plant ß-glucosides, such as esculin, amygdalin, and arbutin. At the same time, ß-glucosidase activity was tested for evidence of occurrence in individual strains. Utilization of ß-glucosides varied by the species and strain level. The most versatile usage was amygdalin, which was fermented by 54 % of the tested strains. Bifidobacterium dentium had the best fermentation potential at the species level. The ß-glucosidase activity was species-specific, and its presence increases the availability of plant glucosides by releasing antimicrobially active aglycones. As a result, it can provide better access to energy sources while releasing bioactive aglycone. The results show that bifidobacteria are a promising therapeutic tool in terms of the broader use of more significant energy sources and microorganisms that could be used for medical support purposes in the future.

Keywords

arbutin, amygdalin, ß-glukosidáza, Bifidobakterie, eskulin

Keywords

Bifidobacteria, esculin, arbutin, amygdalin, ß-glucosidase

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Věra Neužil Bunešová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Nutrition and Foodstuffs / Nutrition and Foodstuffs