Phenotypic and genomic characterization of bacteriocin-producing lactic acid bacteria with probiotic and biotechnological potential for pathogen control in animal production

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de Azevedo, Pamela Oliveira de Souza ; Oliveira, Mauro de Medeiros ; Kuniyoshi, Tais Mayumi ; Matajira, Carlos Emilio Cabrera ; Frota, Elionio Galvao ; Dias, Meriellen ; Bermudez-Puga, Sebastian Armando ; Pessoa, Amanda Romana Santos ; Piazentin, Anna Carolina Meireles ; Mendonca, Carlos Miguel Nobrega ; Pereira, Wellison Amorim ; Converti, Attilio ; Dominguez, Jose Manuel ; Gierus, Martin ; Varani, Alessandro M. ; Oliveira, Ricardo Pinheiro de Souza

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: NEW BIOTECHNOLOGY; v. 88, p. 18-pg., 2025-05-13.

Resumo

The emergence of antibiotic-resistant pathogens has raised significant concerns in the poultry industry, driving the search for alternatives to antibiotics as growth promoters in animal feed. Probiotics, particularly those belonging to the Lactic Acid Bacteria (LAB) group, represent a promising solution by mitigating the risk of infectious disease. However, a uniform concentration of probiotic LAB is not suitable for feed additives due to varying growth kinetics. Additionally, the genomic and physiological profiles of the LAB strains involved must be thoroughly evaluated. In this study, we provide an analytical framework to comprehensively assess LAB as potential antibiotic alternatives in poultry farming. Three LAB strains-Pediococcus pentosaceus (isolated from corn silage), Ligilactobacillus salivarius (from the poultry gut) and Lactococcus lactis (from the gut of rainbow trout)-were sequenced and characterized, with a focus on evaluating their probiotic potential and safety at the genomic level. The analyses included co-culturing LAB with pathogens, assessing viable cells, and determining the minimum inhibitory concentration of bacteriocin-like inhibitory substances (BLIS). In addition to demon-strating effective antimicrobial activity against avian pathogens (Salmonella spp., Clostridium spp. and Campylobacter coli), the results revealed notable probiotic traits in all three LAB strains, such as tolerance to bile salts and acidic environment and adhesion to intestinal cells. In conclusion, our analytical framework and results highlighted the potential of the tested LAB strains as biotechnological tools for developing zootechnical addi-tives. These probiotics show promise as viable alternatives to antibiotics for enhancing poultry health and productivity. (AU)

• Processo FAPESP: 20/06376-6 - Bioprospecção e aplicação de consórcio de bactérias probióticas bacteriocinogênicas na dieta de tilápia-do-nilo (Oreochomis niloticus).
• Beneficiário: Elionio Galvão Frota
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 22/07556-3 - Bioprospecção de bactérias probióticas produtoras de bacteriocinas e vitaminas: da otimização do cultivo à aplicação em sistema de produção avícola
• Beneficiário: Pamela Oliveira de Souza de Azevedo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/02936-2 - Probióticos e bacteriocinas na alimentação da Tilápia-do-Nilo: efeitos no desempenho zootécnico de crescimento, imunologia e infecção experimental
• Beneficiário: Sebastián Armando Bermúdez Puga
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 20/13271-6 - Produção de bactérias probióticas produtoras de bacteriocinas
• Beneficiário: Carlos Miguel Nóbrega Mendonça
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 23/04372-1 - Análise genômica de bactérias probióticas bacteriocinogênicas: identificação taxonômica e caracterização de genes relacionados à síntese de bacteriocinas
• Beneficiário: Mauro de Medeiros Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/09256-0 - Valorização de resíduos de biomassa em um conceito de biorrefinaria para a transição de economia circular das indústrias brasileiras
• Beneficiário: Ricardo Pinheiro de Souza Oliveira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Processo FAPESP: 23/14986-7 - Desenvolvimento de Bioprocessos para Produção de Bactérias Ácido-Láticas Bacteriocinogênicas e Produtoras de Vitaminas
• Beneficiário: Carlos Emilio Cabrera Matajira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Processo FAPESP: 22/07543-9 - Avaliação da aplicação biotecnológica de novas bactérias probióticas bacteriocinogênicas: efeito na saúde, ação antimicrobiana e na conservação da carne de Tilápia (Oreochromis niloticus)
• Beneficiário: Wellison Amorim Pereira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/05677-0 - Rastreamento de bactérias ácido-láticas probióticos produtoras de bacteriocinas com potencial antibacteriano, antifúngico e antimicotoxigênico para uso como aditivo microbiano
• Beneficiário: Taís Mayumi Kuniyoshi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Processo FAPESP: 20/10676-5 - Seleção de cepas probióticas produtoras de bacteriocinas
• Beneficiário: Rodrigo Cardoso de Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/25511-1 - Bioprospecção de bactérias probióticas bacteriocinogênicas: da otimização do cultivo à aplicação em sistemas de produção animal
• Beneficiário: Ricardo Pinheiro de Souza Oliveira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático