ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА АНТИМИКРОБНУЮ И АНТИАДГЕЗИВНУЮ АКТИВНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ БАКТЕРИЙ РОДОВ ACINETOBACTER, RHODOCOCCUS И NOCARDIA

Пирог Т. П.; Шевчук Т. А.; Никитюк Л. В.; Луцай Д. А.; Палийчук О. И.

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА АНТИМИКРОБНУЮ И АНТИАДГЕЗИВНУЮ АКТИВНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ БАКТЕРИЙ РОДОВ ACINETOBACTER, RHODOCOCCUS И NOCARDIA

Пирог Т. П., Шевчук Т. А., Никитюк Л. В., Луцай Д. А., Палийчук О. И.

2018

https://doi.org/10.29235/1029-8940-2018-63-3-307-315

Микробные поверхностно-активные вещества (ПАВ) являются продуктами мультифункционального назначения, поскольку они способны не только снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз и эмульгировать различные субстраты, но и проявлять антимикробную и антиадгезивную активность (в том числе и способность к разрушению биопленок). Однако в различных условиях культивирования продуцентов состав ПАВ и их свойства могут изменяться. Одним из подходов к повышению антимикробной и антиадгезивной активности ПАВ может быть увеличение в среде культивирования продуцентов содержания активаторов ключевых ферментов биосинтеза аминолипидов – наиболее эффективных антимикробных агентов. Активаторами НАДФ+-зависимой глутаматдегидрогеназы у Acinetobacter calcoaceticus IМВ В-7241 являются катионы кальция, магния и цинка, у Rhodococcus erythropolis ІМВ Ас-5017 и Nocardia vaccinii IМВ В-7405 − катионы кальция. Цель работы – исследовать антимикробную и антиадгезивную активность ПАВ, синтезированных A. calcoaceticus IМВ В-7241, R. erythropolis IМВ Ас-5017 и N. vaccinii ІМВ В-7405 в среде с повышенным содержанием активаторов НАДФ+-зависимой глутаматдегидрогеназы. ПАВ экстрагировали из супернатанта культуральной жидкости смесью хлороформа и метанола (2:1). Антимикробную активность ПАВ определяли по показателю минимальной ингибирующей концентрации (МИК), антиадгезивную – спектрофотометрическим методом. О степени разрушения биопленки судили по разнице между количеством адгезированных клеток в необработанных и обработанных ПАВ лунках полистиролового планшета с предварительно сформированной биопленкой и выражали в процентах. Установлено, что дополнительное внесение СaCl2 (0,1 г/л) в среду культивирования R. erythropolis IМВ Ac-5017, повышение концентрации этой соли до 0,4 г/л в среде для выращивания N. vaccinii ІМВ В-7405, а также добавление СaCl2 (0,1 г/л), увеличение содержания MgSO4 ·7H2O до 0,2 г/л или внесение Zn2+ (38 мкМ) в среду культивирования A. calcoaceticus IМВ В-7241 сопровождалось синтезом ПАВ, МИК которых по отношению к тест-культурам были в 1,2−13 раз ниже, их адгезия на абиотических поверхностях, обработанных такими ПАВ, – в среднем на 10–40 % ниже, а степень разрушения биопленок – на 7–20 % выше по сравнению с показателями, установленными для ПАВ, полученных на базовой среде. Приведенные данные свидетельствуют о возможности регуляции антимикробной и антиадгезивной активности микробных ПАВ в процессе культивирования продуцента.

Пирог Т. П., Шевчук Т. А., Никитюк Л. В., Луцай Д. А., Палийчук О. И. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА АНТИМИКРОБНУЮ И АНТИАДГЕЗИВНУЮ АКТИВНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ БАКТЕРИЙ РОДОВ ACINETOBACTER, RHODOCOCCUS И NOCARDIA. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2018;63(3):307-315. https://doi.org/10.29235/1029-8940-2018-63-3-307-315

Цитирование

Список литературы

1. Sekhon Randhawa, K. K. Rhamnolipid biosurfactants − past, present, and future scenario of global market / K. K. Sekhon Randhawa, P. K. Rahman // Frontiers Microbiology. – 2014. − Vol. 5. – Р. 454. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00454

2. Current status in biotechnological production and applications of glycolipid biosurfactants / B. N. Paulino [et al.] // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2016. – Vol. 100, N 24. – P. 10265−10293. https://doi.org/10.1007/s00253-016-7980-z

3. Claus, S. Sophorolipid production by yeasts: a critical review of the literature and suggestions for future research / S. Claus, I. N. A. van Bogaert // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2017. – Vol. 101, N 21. – P. 7811–7821. https://doi.org/10.1007/ s00253-017-8519-7

4. Rhamnolipids produced by Pseudomonas aeruginosa grown on n-paraffin (mixture of C12, C13 and C14 fractios) / S. Itoh [et al.] // J. Antibiot. – 1971. – Vol. 24, N 12. – P. 855–859. https://doi.org/10.7164/antibiotics.24.855

5. Mireles, J. R. Salmonella enterica serovar typhimurium swarming mutants with altered biofilm-forming abilities: Surfactin inhibits biofilm formation / J. R. Mireles, A. Toguchi, R. M. Harshey // J. Bacteriol. − 2001. – Vol. 183, N 20. − P. 5848–5854. https://doi.org/10.1128/jb.183.20.5848-5854.2001

6. Irie, Y. Pseudomonas aeruginosa rhamnolipids disperse Bordetella bronchiseptica biofilms / Y. Irie, G. A. O’Toole, M. H. Yuk // FEMS Microbiol. Lett. – 2005. – Vol. 250, N 2. – P. 237–243. https://doi.org/10.1016/j.femsle.2005.07.012

7. Mandal, S. M. Lipopeptides in microbial infection control: scope and reality for industry / S. M. Mandal, A. E. A. D. Barbosa, O. L. Franco // Biotechnol. Adv. – 2013. − Vol. 31, N 2. – P. 338−345. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2013.01.004

8. Contribution of bacillomycin D in Bacillus amyloliquefaciens SQR9 to antifungal activity and biofilm formation / Z. Xu [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. – 2013. – Vol. 79, N 3. – P. 808−815. https://doi.org/10.1128/AEM.02645-12

9. Singh, A. K. Substrate dependent in vitro antifungal activity of Bacillus sp. strain AR2 / A. K. Singh, R. Rautela, S. S. Cameotra // Microbial Cell Factories. – 2014. − Vol. 13, N 1. – Р. 67. https://doi.org/10.1186/1475-2859-13-67

10. Rhamnolipids from non-pathogenic Burkholderia thailandensis E264: physicochemical characterization, antimicrobial and antibiofilm efficacy against oral hygiene related pathogens / M. Elshikh [et al.] // New Biotechnology. – 2017. – Vol. 36. – P. 26–36. https://doi.org/10.1016/j.nbt.2016.12.009

11. Влияние катионов на активность НАДФ-зависимой глутаматдегидрогеназы у бактерий родов Acinetobacter, Rhodococcus и Nocardia – продуцентов поверхностно-активных веществ / Т. П. Пирог [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. бiял. навук. – 2017. – № 4. – С. 67–74.

12. Antiadhesive properties of the surfactants of Acinetobacter calcoaceticus IMB B-7241, Rhodococcus erythropolis IMB Ac-5017, and Nocardia vaccinii IMB B-7405 / T. P. Pirog [et al.] // Microbiology. – 2014. − Vol. 83, N 6. – P. 732–739. https://doi.org/10.1134/S0026261714060150

13. Influence of cultivation conditions on antimicrobial properties of Nocardia vaccinii ІMV B-7405 surfactants // T. P. Pirog [et al.] // Biotechnology Acta. – 2016. – Vol. 9, N 1. – P. 38–47. https://doi.org/10.15407/biotech9.01.038

14. Zezzi do Valle Gomes, M. Evaluation of rhamnolipid and surfactin to reduce the adhesion and remove biofilms of individual and mixed cultures of food pathogenic bacteria / M. Zezzi do Valle Gomes, M. Nitschke // Food Control. – 2012. − Vol. 25, N 2. − P. 441–447. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2011.11.025

15. Biosurfactants: potential applications in medicine / L. Rodrigues [et al.] // J. Antimicrob. Chemother. – 2006. – Vol. 57, N 4. – P. 609–618. https://doi.org/10.1093/jac/dkl024

16. Kalyani, R. Recent potential usage of surfactant from microbial origin in pharmaceutical and biomedical arena: a perspective / R. Kalyani, M. Bishwambhar, V. Suneetha // Int. Res. J. of Pharmacy. – 2011. – Vol. 2, N 8. – P. 11–15.

17. Anti-adhesion activity of two biosurfactants produced by Bacillus spp. prevents biofilm formation of human bacterial pathogens / F. Rivardo [et al.] // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2009. – Vol. 83, N 3. – P. 541–553. https://doi.org/10.1007/ s00253-009-1987-7

18. LC/ESI-MS/MS characterisation of lipopeptide biosurfactants produced by the Bacillus licheniformis V9T14 strain / Y. Pecci [et al.] // J. Mass Spectrom. – 2010. – Vol. 45, N 7. − P. 772–778. https://doi.org/10.1002/jms.1767

19. Das, P. Analysis of biosurfactants from industrially viable Pseudomonas strain isolated from crude oil suggests how rhamnolipids congeners affect emulsification property and antimicrobial activity / P. Das, X.-P. Yang, L. Z. Ma // Frontiers in Microbiology. – 2014. – Vol. 5. – Art. 696. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00696

20. Pirog, T. P. Microbial surface-active substances as antiadhesive agents / T. P. Pirog, I. V. Savenko, D. A. Lutsay // Biotechnologia Acta. – 2016. – Vol. 9, N 3. – P. 7–22. https://doi.org/10.15407/biotech9.03.007

21. Jolly, M. J. Inhibitory effect of biosurfactant purified from probiotic yeast against biofilm producers / M. J. Jolly // J. of Environmental Science, Toxicology and Food Technology. – 2013. – Vol. 6, N 1. – P. 51–55. https://doi.org/10.9790/2402-0615155

22. Ławniczak, Ł. Contributions of biosurfactants to natural or induced bioremediation / Ł. Ławniczak, R. Marecik, Ł. Chrzanowski // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2013. – Vol. 97, N 6. – P. 2327–2339. https://doi.org/10.1007/s00253-013-4740-1

23. Potential applications of biosurfactant rhamnolipids in agriculture and biomedicine / J. Chen [et al.] // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2017. – Vol. 101, N 23–24. – P. 8309–8319. https://doi.org/10.1007/s00253-017-8554-4

Источник

Информация

Автор

Пирог Т. П. Национальный университет пищевых технологий, Киев
Шевчук Т. А. Институт микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного НАН Украины, Киев
Никитюк Л. В. Национальный университет пищевых технологий, Киев
Луцай Д. А. Национальный университет пищевых технологий, Киев
Палийчук О. И. Национальный университет пищевых технологий, Киев

Страницы

307-315

Год издания

2018

Ключевые слова

Коллекции

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук