Prevalence of Yersinia enterocolitica in retail seafood and the isolate specific cold response in transcriptional, proteomic, and membrane physiological changes

Abstract

The first part of the thesis determined the prevalence of Y. enterocolitica in seafood. The presumptive Y. enterocolitica isolates were analyzed by biotyping, serotyping and antimicrobial susceptibility testing. The total prevalence of Y. enterocolitica in seafood samples was 2.7% (6/220). All isolates belonged to biotype 1A and three isolates were identified as serotype O:8, one isolate as O:5,27, while two samples did not belong to the investigated serotypes. Most isolates contained the virulence-associated genes ail, inv and ystB and the isolates were resistant to cephalothin (83.3%), amoxicillin (83.3%) and ampicillin (50.0%). The results indicate that seafood might be a potential source of infection by Y. enterocolitica. Since Y. enterocolitica (as psychrotrophic bacterium) is able to multiply at low temperatures, information about the underlying mechanisms is needed. However, information about Y. enterocolitica cold response is still scarce. In this study, strain specific growth profiles at 4°C were found and the cold response was investigated by combining phenotypic, gene expressional and proteomic approaches. The expressional changes of the cold-response genes showed that the ability to survive under cold stress depends on the transient induction and effective repression of cold-shock genes and the resumption of gene expression in other non-cold shock genes. Global proteomic analysis with label free quantification was firstly used in Y. enterocolitica cold response to indicate general cold response and resistance mechanism. Additionally, the isolate specific differences at transcriptional levels in motility- and fluidity- related genes contribute to our understanding of cold response regulated by motility and fluidity in Y. enterocolitica. By combining different approaches, cold response was described systematically, providing a better understanding of the physiological processes of Y. enterocolitica in response to cold stress.

Die Prävalenz von Y. enterocolitica in Meeresfrüchten ist in den ersten Teil der Arbeit bestimmt. Die mutmaßlichen Y. enterocolitica-Isolate wurden durch Biotypisierung, Serotypisierung und antimikrobielle Empfindlichkeitstests analysiert. Die Gesamtprävalenz von Y. enterocolitica in Meeresfrüchteproben betrug 2,7% (6/220). Alle Isolate gehörten zum Biotyp 1A und drei Isolate wurden als Serotyp O: 8 identifiziert, ein Isolat als O: 5,27 identifiziert, jedoch gehörten zwei Proben nicht zu den untersuchten Serotypen. Die meisten Isolate enthielten die Virulenz-assoziierten Gene ail, inv und ystB und die Isolate waren resistent gegen Cephalothin (83,3%), Amoxicillin (83,3%) und Ampicillin (50,0%). Die Ergebnisse zeigen, dass Meeresfrüchte eine potenzielle Infektionsquelle für Y. enterocolitica sein könnten. Aus dem Grund, dass sich Y. enterocolitica (als psychotropes Bakterium) bei niedrigen Temperaturen vermehren kann, sind Informationen über die zugrunde liegenden Mechanismen erforderlich. Allerdings sind die Informationen über die Erkältungsreaktion von Y. enterocolitica noch nicht gut verstanden. In dieser Studie wurden stammspezifische Wachstumsprofile bei 4 ° C gefunden und die Kälteantwort durch die Kombinationen von phänotypischen, Genexpressions- und proteomischen Ansätzen untersucht. Die Expressionsänderungen der Kaltantwortgene zeigen, dass die Fähigkeit, unter Kältestress zu überleben, von der folgenden Faktoren abhängt, wie die vorübergehenden Induktion und wirksamen Unterdrückung der Kälteschockgenen und der Wiederaufnahme der Genexpression in anderen Nicht-Kälteschockgenen. Die globale Proteomanalyse mit markierungsfreier Quantifizierung wurde zuerst bei der Kälteantwort von Y. enterocolitica verwendet, um die allgemeine Kälteantwort und den Resistenzmechanismus anzuzeigen. Darüber hinaus tragen die isolatspezifischen Unterschiede auf Transkriptionsebene in Motilitäts- und Fluiditätsgenen zu unserem Verständnis über die Kälteantwort in Y. enterocolitica, die durch Motilität und Fluidität reguliert werden kann. Durch die Kombination verschiedener Ansätze wurde die Kälteantwort systematisch beschrieben, wodurch wir die physiologischen Prozesse von Y. enterocolitica als Reaktion auf Kältestress besser verstehen können.