Date of Award

4-2023

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy in Cellular and Molecular Biology

Department

Biology

First Advisor

Professor Khaled Abbas El-Tarabily

Second Advisor

Professor Amr Amin

Abstract

Enterohemorrhagic Escherichia coli, also known as EHEC, is a subset of Shiga toxin-producing E. coli (STEC), and it has recently been identified as one of the principal foodborne pathogens. E. coli O157:H7 is the most important serotype of STEC for its role in causing foodborne illnesses. E. coli O157:H7 could cause various gastroenteritis symptoms such as diarrhea, hemolytic uremic syndrome, hemorrhagic colitis, and thrombotic thrombocytopenic purpura and may cause death. Elimination of E. coli O157:H7 during food processing and storage is a possible solution. Bacteriophages have a significant impact on bacterial populations in nature due to their ability to lyse their bacterial host. All E. coli O157:H7 phages that have been previously announced were found in ruminants or swine. Here, I studied the characterization and genomic analysis of two lytic E. coli O157:H7 bacteriophages isolated from feaces of wild pigeon; UAE MI- 01 and Ec_MI-02. This is the first time to report E. coli O157:H7 phages from birds feaces. UAE_MI-01 belonged to the family Siphoviridae in order Caudovirales. UAE_MI-01 had a with a burst size of almost 100 plaque-forming units (PFU) per host cell after a latent period of 20 min and an adsorption rate constant (K) of 1.25 × 10−7 mL/min. UAE_MI-01 was found stable at a wide range of temperature, pH and some of the common laboratory disinfectants. The 44,281 bp-long genomes of the phage had an average GC content of 54.7%. On the other hand, Ec_MI-02 belonged to genus Tequatrovirus in the order Caudovirales. The K value of Ec_MI-02 was found to be 1.55 × 10−8 mL/min. The latent period was almost 50 min with burst size of almost 10 PFU /host cell. Ec_MI-02 was stable at a wide range of pH, and temperature and was resistant to ethanol 70%. Its genome was made of 266 genes with total 165454 bp and average GC content of 35.5%. It is worthy of note that wherever the phage is present, the host cell must be present. Thus, if the bacteriophage of E. coli O157:H7 is present in the feaces of a wild bird, then the E. coli O157:H7, is most probably present in wild birds. The current study provides additional evidence that wild birds could also be a good natural reservoir for bacteriophages and could be good candidates for phage therapy. Studying the genetic makeup of bacteriophages that infect human pathogens is crucial for ensuring their safe usage in the food industry.

Arabic Abstract

تعتبر البكتيريا الإيشريشية القولونية ذات النمط المصلي "O157:H7" والمنتجة لسم الشيجا الزحارية هي المسؤولة عن تفشي معظم التسمات الغذائية عالميا والتي قد تؤدي إلى الوفاة. اللاقمات البكتيرية تعتبر الأعداء الطبيعيين للبكتيريا. جميع اللاقمات البكتيرية للعائل البكتيري الإيشريشية القولونية ذات النمط المصلي "O157:H7" ‏المصرح عنها سابقا تم عزلها من المجترات والخنازير. هنا قمنا بدراسة الخصائص الفيروسية والتحليل الجيني لإثنين من اللاقمات البكتيرية المعزولة من براز الحمام الزاجل البري من عش واحد فقط وهما: UAE_MI-01 و Ec_MI-02. على حد علمنا، هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها الإعلان عن لاقم بكتيري للإيشريشية القولونية ذات النمط المصلي "O157:H7" من ذرق الطيور. UAE_MI-01 كان ينتمي ينتمي لعائلة الفيروسات السيفاوية من رتبة الفيروسات الذنبية. وحتى يستنسخ الفيوس كان يحتاج الى فترة كمون تصل الى 20 دقيقة و تنتج حوالي 100 نسخة في كل خلية من خلايا العائل. وتشير نتائج هذا البحث إلى أن هذا اللاقم البكتيري مقاوم لمدى واسع من درجات الحرارة، معدل الحموضة والأس الهيدروجيني وبعض المعقمات الشائعة الإستخدام في المختبرات. دراسة التسلسل الجيني لهذا اللاقم البكتيري وضح أن مادته الوراثية تتكون من 44281 زوج قاعدي وكان معدل محتوى الغوانين السايتوسين (GC) %54.7 أما اللاقم الثاني Ec_MI-02 فقد كان ينتمي إلى عائلة الفيروسات السيفاوية من رتبة الفيروسات الذنبية. إن دراسة دورة حياة اللاقم البكتيري Ec_MI-02 بينت أنه يستنسخ خلال فترة كمون تتراوح حتى 50 دقيقة وتنتج 10 نسخ في كل خلية من خلايا العائل. كما كشفت هذه الدراسة أن Ec_MI-02 يتميز بخصائص أهمها أنه مقاوم لمدى واسع من معدل الحموضة والأس الهيدروجيني ودرجات الحرارة. الجدير بالذكر أن Ec_MI-02 مقاوم للإيثانول 70% ويحتوي على 266 جين ضمن مادته الوراثية المكونة من 165454 زوج قاعدي كما أن معدل محتوى الغوانين السايتوسين (GC) كان 35.5%. ويجدر بنا أن نتذكر أنه أينما ؤجد اللاقم البكتيري فإن العائل البكتيري يفترض أن يكون موجوداً. لذلك فإن وجود اللاقم البكتيري الخاص بالإيشيريشية القولونية "O157:H7" في براز الطيور البرية يدل غالبا على وجود الإيشيريشية القولونية "O157:H7" في تلك الطيور. من هذا المنطلق، من المهم جداً أن تفحص الطيور وخاصة الدواجن لمعرفة ما إذا كانت مصابة أو حاملة للإيشيريشية القولونية "O157:H7" ولاقمها البكتيري.

Download

Share

COinS