Ability of Novel ATP-binding Cassette Multidrug Resistance Genes to Predict Growth of Pediococcus Isolates in Beer. Monique Haakensen, Vanessa Pittet, Kendra Morrow, Alison Schubert, Janet Ferguson, and Barry Ziola (1), Department of Pathology and Laboratory Medicine, College of Medicine, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK, Canada. (1) Corresponding author. E-mail: <b.ziola@usask.ca>; Phone: +1.306.966.4330; Fax: +1.306.966.8049. J. Am. Soc. Brew. Chem. 67(3):170-176, 2009.

We have recently shown that the horA gene is highly accurate for determining the beer-spoilage potential of lactobacilli isolates but not as good for predicting the beer-spoilage ability of pediococci isolates. Our goal in this study was to identify genetic markers for assessing the beer-spoilage potential of Pediococcus isolates. Lactobacillus and Pediococcus isolates negative for the putative beer-spoilage associated genes hitA, horA, horC, and ORF5, yet capable of growing in beer, were screened using degenerate PCR primers designed to the ATP-binding cassette region of multidrug resistance (ABC MDR) genes, and amplicons were sequenced to reveal possible identity and function. Six novel ABC MDR genes were found. Specific PCR primers were designed to each gene and used to screen 84 Lactobacillus and 48 Pediococcus isolates. Three genes had no correlation with hop resistance or ability to grow in beer. Another gene correlated with hop resistance but only in isolates incapable of growing in beer. The remaining two genes, bsrA and bsrB (beer-spoilage related), were highly correlated with the beer-spoilage ability and hop resistance of Pediococcus isolates. Although sharing a low percent identity with one another or other known proteins, both BsrA and BsrB contained conserved motifs typical of ABC MDR-type proteins. The bsrA and bsrB genes were not found in any Lactobacillus isolates, regardless of whether they were able to grow in beer, making them the first genetic markers capable of differentiating between beer-spoilage lactobacilli and pediococci.

Recientemente hemos demostrado que el gen de horA da alta precisión para la determinación del deterioro potencial de cerveza de aislados de lactobacilos, pero no tan buena para la predicción de la capacidad de aislados de pediococci para dañar la cerveza. Nuestro objetivo en este estudio fue identificar los marcadores genéticos para evaluar el potencial a deteriorar la cerveza de aislados de Pediococcus. Lactobacillus y Pediococcus cepas negativas para genes asociados con el deterioración de la cerveza hitA, horA, horC, y ORF5, pero capaz de crecer en la cerveza, se proyectaron utilizando cebadores degenerados de PCR diseñados para la ATP vinculantes casete región de multirresistencia (MDR ABC) los genes, y amplicones fueron secuenciados para revelar la identidad y la posible función. Seis nuevos genes ABC MDR se encontraron. Cebadores específicos de PCR fueron diseñados para cada gen y la utiliza para la inspección de 84 Lactobacillus y 48 Pediococcus aislados. Tres genes que no tenían correlación con la resistencia de lúpulo o la capacidad para crecer en la cerveza. Otro gen correlaciona con la resistencia de lúpulo, pero sólo en aislados incapaces de crecer en la cerveza. Los otros dos genes, bsrA y bsrB (relacionados con el deterioro de cerveza), fueron altamente correlacionados con la capacidad de deteriorar la cerveza y con la resistencia de lúpulo de Pediococcus aislados. A pesar de compartir un bajo por ciento de identidad entre sí o con otras proteínas conocidas, tanto BsrA y BsrB figura conserva motivos típicos de la MDR-tipo ABC proteínas. Los genes de bsrA y bsrB no se encuentran en ningún Lactobacillus aislados, independientemente de si eran capaces de crecer en la cerveza, por lo que los primeros marcadores genéticos capaces de diferenciar entre lactobacilos y pediococci con capacidad de dañar la cerveza.