Improved detection of Escherichia coli and coliform bacteria by multiplex PCR

Abstract

Antecedentes: La presencia de bacterias coliformes es evaluado periódicamente para establecer la inocuidad microbiológica de los suministros de agua y materias o alimentos procesados. Los coliformes son un grupo de enterobacterias fermentadoras de lactosa, que probablemente adquirió la lacZ por transferencia horizontal de genes y, por lo tanto, constituyen un grupo polifiletico. Entre este grupo de bacterias Escherichia coli es el patógeno más frecuentemente asociadas con brotes de enfermedades de origen alimentario, y con frecuencia se identifica por Beta-glucuronidasa actividad enzimática o por la detección de uidA redundante por PCR. Debido a que una fracción importante de genes de la bacteria Escherichia coli esenciales se mantienen a lo largo de reino bacteriano, la alternativa de oligonucleótidos cebadores específicos para la detección de E. coli no son fácilmente identificables.

Resultados: En este manuscrito, se utilizaron dos estrategias para diseñar cebadores oligonucleótidos con diferentes niveles de especificidad para la detección simultánea de coliformes totales y E. coli por PCR multiplex. Una secuencia consenso de lacZ y el gen huérfano yaiO fueron elegidos como objetivos para la amplificación, la obtención de 234 pb y 115 pb, respectivamente, productos de PCR.

Conclusiones: El ensayo diseñado en esta labor de detección superior demostrada capacidad cuando se prueban con la colección de laboratorio y productos lácteos aislado cepas fermentadoras de lactosa. Mientras lacZ amplicones se encontraron en una amplia gama de bacterias coliformes, amplificación yaiO fue altamente específicas para E. coli. Además, la detección yaiO es no redundante con métodos enzimáticos.

Background: The presence of coliform bacteria is routinely assessed to establish the microbiological safety of water supplies and raw or processed foods. Coliforms are a group of lactose-fermenting Enterobacteriaceae, which most likely acquired the lacZ gene by horizontal transfer and therefore constitute a polyphyletic group. Among this group of bacteria is Escherichia coli, the pathogen that is most frequently associated with foodborne disease outbreaks and is often identified by β-glucuronidase enzymatic activity or by the redundant detection of uidA by PCR. Because a significant fraction of essential E. coli genes are preserved throughout the bacterial kingdom, alternative oligonucleotide primers for specific E. coli detection are not easily identified.

Results: In this manuscript, two strategies were used to design oligonucleotide primers with differing levels of specificity for the simultaneous detection of total coliforms and E. coli by multiplex PCR. A consensus sequence of lacZ and the orphan gene yaiO were chosen as targets for amplification, yielding 234 bp and 115 bp PCR products, respectively.

Conclusions: The assay designed in this work demonstrated superior detection ability when tested with lab collection and dairy isolated lactose-fermenting strains. While lacZ amplicons were found in a wide range of coliforms, yaiO amplification was highly specific for E. coli. Additionally, yaiO detection is non-redundant with enzymatic methods.