DEVELOPMENT OF BIODEGRADABLE BACTERIAL BIOSENSORS FOR THE IDENTIFICATION OF HUMAN HEALTH MARKERS BY PROTEOMIC EXPRESSION.

ABSTRACT Purpose This study investigates, through proteomic expression, the biosensing capability of Lactobacillus rhamnosus GG in the oral environment. The primary objective is to evaluate LGG as a bacterial biosensor for biomarkers indicative of oral and systemic health conditions. Materials and Methods LGG was cultured and then exposed to phosphate buffer, sucrose solution, lactic acid, and filtered saliva from several subjects. Proteomic profiling was done by high-resolution mass spectrometry, and data analysis was done, focusing on the expression of bacterial proteins under different conditions. Statistical comparisons outlined proteomic changes, with a focus on upregulated and downregulated proteins relevant to stress response, metabolism, and adaptation. Results Based on different exposures of LGG to a variety of microenvironments, there existed distinct proteomic profiling. Under nutrient-rich conditions, massive downregulation was realized in the case of proteins linked with stress; each salivary composition also induced its characteristic unique proteomic signature. Identifications of key proteins associated with metabolic regulation, response against oxidative stress, and bacterial adaptation were possible using heatmaps and volcano plots. Robust clustering and patterns of variance signified that LGG can recognize altered conditions of its ambiance and even provide bio signals thereof. Conclusion This study highlights the potential of LGG as a non-invasive biosensor of oral and systemic health biomarkers. Early detection of dysbiosis and changes in the environmental niche show that LGG is able to serve as a backbone in developing novel diagnostic tools. Real-time health monitoring will now be facilitated toward the development of personalized medicine and preventive healthcare.

Scopo Questo studio indaga, attraverso l'espressione proteomica, la capacità di biosensing di Lactobacillus rhamnosus GG nell'ambiente orale. L'obiettivo primario è valutare LGG come biosensore batterico per biomarcatori indicativi di condizioni di salute orale e sistemica. Materiali e metodi LGG è stato coltivato e quindi esposto a tampone fosfato, soluzione di saccarosio, acido lattico e saliva filtrata da diversi soggetti. La profilazione proteomica è stata eseguita mediante spettrometria di massa ad alta risoluzione e l'analisi dei dati è stata eseguita, concentrandosi sull'espressione di proteine batteriche in diverse condizioni. I confronti statistici hanno delineato i cambiamenti proteomici, con un focus sulle proteine sovraregolate e sottoregolate rilevanti per la risposta allo stress, il metabolismo e l'adattamento. Risultati Sulla base di diverse esposizioni di LGG a una varietà di microambienti, esisteva una profilazione proteomica distinta. In condizioni ricche di nutrienti, è stata realizzata una massiccia sottoregolazione nel caso di proteine legate allo stress; ogni composizione salivare ha anche indotto la sua caratteristica firma proteomica unica. Sono state possibili identificazioni di proteine chiave associate alla regolazione metabolica, alla risposta contro lo stress ossidativo e all'adattamento batterico utilizzando mappe di calore e diagrammi a vulcano. Un clustering robusto e modelli di varianza hanno indicato che LGG può riconoscere condizioni alterate del suo ambiente e persino fornire segnali biologici di ciò. Conclusione Questo studio evidenzia il potenziale di LGG come biosensore non invasivo di biomarcatori di salute orale e sistemica. La rilevazione precoce della disbiosi e dei cambiamenti nella nicchia ambientale mostrano che LGG è in grado di fungere da spina dorsale nello sviluppo di nuovi strumenti diagnostici. Il monitoraggio della salute in tempo reale sarà ora facilitato verso lo sviluppo di medicina personalizzata e assistenza sanitaria preventiva.