Ekspresi gen regulator sporulasi dan regulator virulensi Bacillus cereus selama pembentukan biofilm

Abstract

Bacillus cereus adalah foodborne patogen pembentuk spora yang dilaporkan memiliki kemampuan membentuk biofilm sehingga dapat menjadi sumber kontaminasi berulang selama produksi pangan. Biofilm menyebabkan ketahanan bakteri terhadap senyawa antimikroba, desinfektan dan ketahanan panas meningkat. Hubungan antara biofilm, spora dan virulensi B. cereus belum banyak diungkap terutama pada B. cereus yang diisolasi dari industri susu. Diekspresikannya gen regulator sporulasi dan virulensi seperti spo0A, codY dan sinR selama pembentukan biofilm membuat penelitian ini penting untuk dilakukan untuk mengantisipasi pembentukan biofilm dalam praktik pengolahan industri pangan. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi perubahan ekspresi gen regulator sporulasi (spo0A) dan regulator virulensi (codY dan sinR) selama pembentukan biofilm oleh B. cereus. Isolat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu B. cereus LH-10KP1 dan LH-1FP1 yang diisolasi dari susu pasteurisasi. Penelitian ini dilaksanakan dalam 5 tahapan yaitu konfirmasi isolat B. cereus; desain primer dan deteksi gen target; persiapan kultur B. cereus; pembentukan dan analisis densitas biofilm; analisis ekspresi gen spo0A, codY, dan sinR selama pembentukan biofilm 24, 48, 96 dan 144 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa densitas sel biofilm meningkat menjadi 3,54, 4,33 dan 5,06 log CFU/cm2 pada inkubasi 24, 48 dan 96 jam dan turun menjadi 4,7 log CFU/cm2 pada inkubasi 144 jam. Peningkatan densitas biofilm menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata apabila diuji dengan statistik uji lanjut Duncan. Peningkatan densitas biofilm B. cereus LH-10KP1 terjadi karena bakteri mengalami pertumbuhan lambat menyerupai pertumbuhan stasioner dengan memanfaatkan zat gizi yang terperangkap dalam matriks biofilm. Pada inkubasi 144 jam, proporsi spora dalam biofilm meningkat hingga 62,4% sementara sel vegetatif menurun menjadi 37,6%. Selama pembentukan biofilm, ekspresi gen spo0A, sinR dan codY mengalami peningkatan (upregulated). Ekspresi gen spo0A yang meningkat equivalent dengan perannya sebagai regulator utama pembentukan biofilm dan sporulasi yang menghasilkan peningkatan jumlah spora dan biofilm selama masa inkubasi. Adapun gen codY dan sinR merupakan gen yang secara tidak langsung mengatur ekspresi gen plcR, gen regulator enterotoksin cytK, nhe, hbl. Hasil ini menunjukkan peningkatan ekspresi gen sinR tidak menyebabkan terhambatnya pembentukan biofilm. Peningkatan ekspresi gen regulator sporulasi spo0A (4,5 kali) dan regulator virulensi codY (3,9 kali) dan sinR (15 kali) hingga masa inkubasi 144 jam mengindikasikan bahwa spora dapat terus diproduksi dalam sel biofilm dan menimbulkan adanya potensi toksin dalam biofilm. Penemuan ini harus menjadi bahan pertimbangan bagi industri pangan untuk melakukan mitigasi pembentukan biofilm oleh B. cereus dalam lingkungan pengolahan pangan untuk meminimalkan risiko penyakit bawaan pangan.