Role of cold shock proteins (Csp) for growth of Listeria monocytogenes under cold and osmotic stress conditions

Abstract

Das grampositive Bakterium Listeria monocytogenes spielt als Lebensmittelinfektionserreger eine bedeutende Rolle. Es verfügt über drei kleine, nahezu homologe Kälteschockproteine (Csp). Wir bedienten uns der Genexpressionsanalyse und mehrerer Mutanten mit einfach-, doppel- und dreifach Deletionen der Gene, die für die Kälteschockproteine codieren, um die Rolle von CspA, CspB und CspD bei der Adaptierung von L. monocytogenes an Kälte- und osmotischen Stress (NaCl) zu beschreiben. Alle drei Csps sind für ein Wachstum unter optimalen Temperaturbedingungen (37°C) entbehrlich. Allerdings werden diese Proteine für eine effiziente Kälte und Salz Stresstoleranz dieses Bakteriums benötigt. Die Hierarchie ihrer funktionellen Notwendigkeit unterscheidet sich je nach umweltbedingten Stresskonditionen: CspA>CspD>CspB im Hinblick auf Kälteschock versus CspD>CspA/CspB im Hinblick auf osmotischen Stress. Die Tatsache, dass Csps die Adaptierung von L. monocytogenes sowohl an Kälte- als auch an osmotischen Stress fördern, hat eine direkte praktische Bedeutung für die Konservierung von Lebensmitteln.


Summary
The gram-positive bacterium Listeria monocytogenes is a food-borne pathogen of both public health and food safety significance. It possesses three small, highly homologous protein members of the cold shock protein (Csp) family. We used gene expression analysis and a set of mutants with single, double and triple deletion of the csp genes to evaluate roles of CspA, CspB and CspD in cold and osmotic (NaCl) stress adaptation responses of L. monocytogenes. All three Csps are dispensable for growth at optimal temperature (37°C). These proteins are, however, required for efficient cold and osmotic stress tolerance of this bacterium. The hierarchy of their functional importance differs depending on the environmental stress conditions: CspA>CspD>CspB in response to cold stress versus CspD>CspA/CspB in response to NaCl salt osmotic stress. The fact that Csps are promoting L. monocytogenes adaptation against both cold and NaCl stress has significant implications in view of practical food microbial control measures. The combined or sequential exposure of L. monocytogenes cells to these two stresses in food environments might inadvertently induce cross protection responses.