Developing a Guide of Bioinformatic Database for Probiotic Products

Abstract

Recently, probiotic use has rapidly expanded, as they have potential health effects for microbiota to protect homeostasis in the human body. Bioinformatics is generally defined as collecting and analysing biological data. Establishing a bioinformatic system for probiotics, would have a potential to emphasize the beneficial impacts for human health, while enabling cross examination on diseases and products. In this study, new information has been collected about probiotics based on in vitro, in vivo, clinical trials and meta-analysis to develop a comprehensive guide. Metaanalyses of sixteen and seventeen randomized, controlled trials of S. boulardii (Sb) against diarrhea reported pooled relative risks of 0.51 (95% CI [0.40-0.64]) in adults and 0.55 (95% CI [0.42-0.72]) in children, respectively. These results demonstrated that Sb was effective for preventing and treating different types of diarrhea in adult and children patients. An in silico gene expression study conducted in Tecnico Lisboa* comparing Sb probiotic and non-probiotic Saccharomyces cerevisiae (Sc) strains showed transcription regulation differences in 26 genes. An in silico pipeline that was used as the basis for a new query in the ProBioYeastract database was developed. A cross-strain promoter analysis, comparing Sb CNCM I-745 and Unique28 strains with Sc S288C strain showed that the expression of 26 probiotic-related genes was predicted to be controlled by different transcription factors in probiotic vs non-probiotic strains. Among the evaluated six selected genes, a gene involved in biofilm formation, aggregation, and adhesion, EFG1, was found to be up-regulated in Sb CNCM I-745 compared to Sc BY4741.

Son zamanlarda, probiyotik kullanımı mikrobiyota üzerinde potansiyel sağlık etkilerine sahip olduklarından dolayı insan vücudundaki homeostazı korumaya yönelik olarak hızla artmaktadır. Biyoinformatik genel olarak biyolojik verilerin toplanması ve analiz edilmesi olarak tanımlanmaktadır. Bu bağlamda, probiyotikler için biyoinformatik bir sistem kurulması, hastalıklar ve ürünler üzerinde sorgu yapılmasını sağlarken, insan sağlığı için yararlı etkileri vurgulanarak öneminin üstünde durulması hedeflenmektedir. Bu çalışmada, kapsamlı bir kılavuz geliştirmek için in vitro, in vivo, klinik ve meta-analize dayalı çalışmalar baz alınarak probiyotikler hakkında yeni bilgiler toplanmıştır. S. boulardii'nin (Sb) ishalin önlenmesine karşı yapılan randomize kontrollü çalışmaları içeren meta-analizlerde yetişkinlerde 0,51 (% 95 CI [0,40-0,64]) ve çocuklarda 0,55 (% 95 CI [0,42-0,72]) göreceli riskleri bulunmuştur. Bu sonuçlar, Sb'nin yetişkin ve çocuk hastalarda farklı ishal tiplerinin önlenmesinde ve tedavisinde etkili olduğunu göstermiştir. Tecnico Lisboa’da* Sb probiyotik ve probiyotik olmayan Saccharomyces cerevisiae (Sc) suşlarını karşılaştıran in silico gen anlatım çalışmasında 26 gende transkripsiyon düzenleme farklılıkları olduğu gösterilmiştir. ProBioYeastract isimli özgün bir veritabanına katkıda bulunmak üzere in-silico “pipeline” yaklaşımıyla bir tasarım geliştirildi. Sb CNCM I-745 ve Unique28 suşlarını Sc S288C suşu ile karşılaştıran bir şuslar arası promotör karşılaştırma analizi, 26 probiyotik özellik ile ilişkili gen anlatımının, probiyotik olan ve probiyotik olmayan suşlarda farklı transkripsiyon faktörleri tarafından kontrol edilebileceği tahmin edildi. Sb CNCM I- 745'te, seçilen altı gen arasından EFG1 geni biyofilm oluşumu, kümelenmesi ve adezyon testleri ile yüksek bulunup aynı zamanda gen tanımlanmasında Sc BY4741'e kıyasla yukarı regüle edildiği gözlendi.