Proteomics reveal the protective effects of chlorogenic acid on Enterococcus faecium Q233 in a simulated pro-oxidant colonic environment

Abstract

Certain phytochemicals have been found to promote the beneficial effects of probiotic bacteria although the molecular mechanisms of such interactions are poorly understood. The objective of the present study was to evaluate the impact of the exposure to 0.5 mM chlorogenic acid (CA) on the redox status and proteome of Enterococcus faecium isolated from cheese and challenged with 2.5 mM hydrogen peroxide (H2O2). The bacterium was incubated in anaerobic conditions for 48 h at 37 ◦C. CA exposure led to a more intense oxidative stress and accretion of bacterial protein carbonyls than those induced by H2O2. The oxidative damage to bacterial proteins was even more severe in the bacterium treated with both CA and H2O2, yet, such combination led to a strengthening of the antioxidant defenses, namely, a catalase-like activity. The proteomic study indicated that H2O2 caused a decrease in energy supply and the bacterium responded by reinforcing the membrane and wall structures and counteracting the redox and pH imbalance. CA stimulated the accretion of proteins related to translation and transcription regulators, and hydrolases. This phytochemical was able to counteract certain proteomic changes induced by H2O2 (i.e. increase of ATP binding cassete (ABC) transporter complex) and cause the increase of Rex, a redox-sensitive protein implicated in controlling metabolism and responses to oxidative stress. Although this protection should be confirmed under in vivo conditions, such effects point to benefits in animals or humans affected by disorders in which oxidative stress plays a major role.

Se ha encontrado que ciertos fitoquímicos promueven los efectos beneficiosos de las bacterias probióticas, aunque los mecanismos moleculares de tales interacciones son poco conocidos. El objetivo del presente estudio fue evaluar el impacto de la exposición a ácido clorogénico (AC) 0.5 mM sobre el estado redox y proteoma de Enterococcus faecium aislado de queso y desafiado con peróxido de hidrógeno 2,5 mM (H2O2). La bacteria se incubó en condiciones anaerobias durante 48 h a 37 ◦C. La exposición a CA condujo a un estrés oxidativo más intenso y a la acumulación de carbonilos de proteínas bacterianas que los inducidos por H2O2. El daño oxidativo a las proteínas bacterianas fue aún más severo en la bacteria tratada tanto con CA como con H2O2, sin embargo, tal combinación condujo a un fortalecimiento de las defensas antioxidantes, a saber, una actividad similar a la catalasa. El estudio proteómico indicó que el H2O2 provocó una disminución en el suministro de energía y la bacteria respondió reforzando la membrana y la pared de estructuras y contrarrestar el desequilibrio redox y pH. CA estimuló la acumulación de proteínas relacionadas con los reguladores de traducción y transcripción e hidrolasas. Este fitoquímico fue capaz de contrarrestar ciertos cambios proteómicos inducidos por el H2O2 (es decir, el aumento del complejo transportador de cassete de unión a ATP (ABC)) y provocar el aumento de Rex, una proteína sensible a redox implicada en el control del metabolismo y las respuestas al estrés oxidativo. Aunque esta protección debería confirmarse en condiciones in vivo, dichos efectos apuntan a beneficios en animales o humanos afectados por trastornos en los que el estrés oxidativo juega un papel importante.