| dc.description.abstract | Janthinobacterium lividum er tidligere isolert fra amfibieskinn og menneskehud. Arten er kjent for å
produsere det lilla pigmentet violacein, som har vist seg å ha antifungale, antibakterielle, antivirale
og antitumorale egenskaper. Dette brede spekteret av biologiske egenskaper har gjort J. lividum
til en lovende kandidat i medisinske applikasjoner som antibiotika og som behandling mot kreft.
Grunnet J. lividums kjente antifungale egenskaper kan den være en interessant probiotisk kandidat
mot saprolegniose forårsaket av sopp-patogenet Saprolegnia. Sykdommen kan føre til død blant
oppdrettslaks og følgelig store økonomiske tap i havbruksnæringen. Dagens behandlingsmetoder
involverer bruk av skadelige kjemikalier og er sterkt omdiskutert. Det er derfor et økende behov for
nye bærekraftige alternativer. Foreløpig er mekanismene forbundet med violaceinproduksjon og J.
lividums rolle som en kommensal for atlanterhavslaks enda ikke helt forstått.
I dette masterprosjektet ble de fem Janthinobacterium-stammene PBA, PBB, MM5, 3.109 og 3.116,
tidligere isolert fra oppdrettssystemer for yngel av atlanterhavslaks, studert nærmere. Dette prosjektet hadde som mål å sekvensere violaceinoperonet til PBA, PBB og MM5 og deretter gjennomføre
fylogenetiske analyser for å studere evolusjonen av violaceinoperonet. Veksteksperimenter ble utført
for å gi en ytterligere forståelse av stammenes vekstegenskaper, deres potensielle violaceinproduksjon
og antagonistiske egenskaper, samt deres evne til å kolonisere skinnet og tarmen til plommesekkyngel
av atlanterhavslaks. Sekvenseringen av violaceinoperonene var vellykket og viste at PBA og PBB
hadde alle fem violaceinoperon-genene, VioA-VioE. Videre analyse av aminosyresekvensene antydet
at MM5 ikke hadde et funksjonelt VioE-genprodukt, og at den siste halvdelen av VioB-genet (3’
enden) for både PBA og MM5 var trunkert. De fylogenetiske analysene indikerte at violaceinoperonet
har gjennomgått horisontal genoverføring i evolusjonen av Proteobacteria. Måling av maksimal
absorbans for etanolekstrakt av violacein fra PBA, PBB og J. lividum resulterte i bølgelengder på 576
nm, 574 nm og 575 nm, noe som tydelig indikerte at violacein var tilstede. Videre viste alle stammene
indikasjoner på å vokse i celleaggregater og produserte store mengder slim i flytende LB-medium.
Alle stammene viste både glatt og rynkete kolonimorfologi da de ble dyrket på LA-plater, bortsett
fra 3.116 som hele tiden vokste med glatt overflate. Alle stammene var i stand til å vokse med mucin
og kitin som eneste karbonkilde, noe som underbygget deres mucin- og kitin-degraderende evner.
Undersøkelse av stammenes antagonistiske egenskaper viste indikasjoner på inhibering av Pedobacter,
men ingen inhibering av Yersinia ruckeri eller Arthrobacter. Fravær av violaceinproduksjon så
ikke ut til å påvirke den potensielle antagonistiske aktiviteten til Janthinobacterium-stammene mot
Pedobacter. Alle stammene koloniserte skinnet til plommesekkyngel av atlanterhavslaks med et
høyt antall bakterier. Videre ble det vist at koloniseringstettheten i tarmen generelt var lavere enn
på skinnet for alle stammene. De to stammene PBA og 3.109 manglet tilsynelatende evnen til å
kolonisere tarmen til lakseyngel, samt evnen til å vokse planktonisk i fiskevannet. Studiet viste at
Janthinobacterium kan være en kommensal bakterie i skinnet til atlanterhavslaks. | |
| dc.description.abstract | Janthinobacterium lividum is commonly isolated from the skin of amphibians and humans. The
species is known for producing the purple pigment violacein, exhibiting antifungal, antibacterial,
antiviral and antitumoral effects. This wide range of biological activities have made J. lividum a
promising candidate in medical applications as an antibiotic and as a treatment for cancer. Due to
its well known antifungal properties, J. lividum might be an interesting probiotic candidate against
saprolegniosis, caused by the fungal pathogen Saprolegnia. The disease can lead to the death of
farmed Atlantic salmon and hence severe economic losses in the aquaculture industry. Today’s
treatment approaches involve the use of harmful chemicals and are highly debated. Thus, there is a
growing need for new sustainable alternatives. However, the mechanisms driving the production of
violacein and J. lividum’s role as a commensal of Atlantic salmon are not yet fully understood.
In this master project, the five J. sp. strains PBA, PBB, MM5, 3.109 and 3.116, previously isolated
from rearing systems for Atlantic salmon fry, were studied more closely. This study aimed to
sequence the violacein operon of J. sp. PBA, PBB and MM5 and conduct phylogenetic analyses to
study the evolution of the violacein operon. Growth experiments were performed to provide further
understanding of the J. sp. strains’ growth characteristics, their potential violacein production and
antagonistic properties, as well as their ability to colonize the skin and gut of Atlantic salmon yolk
sac fry. The sequencing of the violacein operons was successful, providing evidence that J. sp. PBA
and PBB possessed all five violacein operon genes, VioA-VioE. However, analysis of the amino acid
sequences suggested that J. sp. MM5 did not have a functional VioE gene product, and that the
last half of the VioB gene (3’ end) for both J. sp. PBA and MM5 was truncated. The phylogenetic
analyses indicated that the violacein operon had been subjected to horizontal gene transfer during
the evolution of the Proteobacteria. Measuring the maximum absorbance of ethanol extracts of
violacein from J. sp. PBA, J. sp. PBB and the J. lividum type strain, resulted in wavelengths of
576 nm, 574 nm and 575 nm, strongly suggesting the presence of violacein. Moreover, all J. sp.
strains showed indications of growing in cell aggregates and produced copious amounts of slime when
cultivated in liquid LB-medium. All strains exhibited both smooth and rugose colony morphology
when grown on LA-plates, except for J. sp. 3.116, which surface was consistently smooth. Further,
the strains were able to grow with mucin and chitin as their sole carbon source, substantiating their
mucin and chitin-degrading abilities. Examination of the J. sp. strains’ antagonistic activity, showed
indications of inhibition against Pedobacter sp., but not against Yersinia ruckeri or Arthrobacter sp.
Absence of violacein production did not seem to affect the potential antagonistic properties of the
J. sp. strains against Pedobacter sp. Further, all strains were able to colonize the skin of Atlantic
salmon yolk sac fry in high numbers. For all J. sp. strains, the colonization density of the gut was
generally lower than on the skin. The two J. sp. strains PBA and 3.109 seemingly lacked the ability
to colonize the gut of salmon fry, as well as growing planktonically in the rearing water. Overall,
the study support that Janthinobacterium might be a commensal of Atlantic salmon skin. | |
