Микробиология. Рубрика в журнале - Вестник Пермского университета. Серия: Биология
Грамотрицательные галофильные бактерии - деструкторы ортофталевой кислоты
Статья научная
Из рабочей коллекции микроорганизмов лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН было отобрано 5 штаммов грамотрицательных бактерий-деструкторов орто-фталата, выделенных из донных отложений водных объектов и поверхности шламохранилища, в районе добычи калийных солей (г. Березники, Пермский край). На основании филогенетического анализа (гены 16S рРНК), штаммы были отнесены к родам Pseudomonas, Idiomarina, Alcanivorax, Martelella, Breoghania. Установлено, что они являются галотолерантными микроорганизмами и способны к росту на полноценной среде в присутствии до 100 г/л NaCl, а также к росту на орто-фталевой кислоте в качестве субстрата при содержании до 70 г/л соли в среде культивирования. При выращивании в среде с повышенным засолением (30 г/л NaCl) у большинства штаммов наблюдались более высокие значения ростовых характеристик (максимальное значение ОП600, удельная скорость роста), чем в среде без добавления соли. У штамма Idiomarina sp. PSH17-1 выявлены повышенные параметры оптической плотности и удельной скорости роста в среде с 50 и 70 г/л соли. Полученные результаты исследования могут служить основой разработки эффективных биотехнологий для детоксикации и мониторинга фталатов в загрязненных/засоленных почвах.
Бесплатно
ДНК-протекторное действие полиаминов как фактор резистентности Escherichia coli к левофлоксацину
Статья научная
Изучено влияние биогенных полиаминов (путресцин, спермидин, кадаверин) на чувствительность Escherichia coli к действию левофлоксацина, антибиотика фторхинолонового ряда. Объект исследования: клинические штаммы E. coli с различной степенью устойчивости к фторхинолонам (чувствительные, переходные и устойчивые). Методы: антибиотикочувствительность оценивали по значению минимальной подавляющей концентрации (МПК), которую определяли модифицированным методом двукратных серийных разведений; о способности антибиотиков и полиаминов влиять на целостность бактериальной ДНК судили по изменению степени фрагментации плазмиды, которую наблюдали после разгонки в агарозном геле; детектирование гидроксильного радикала проводили флуоресцентным методом с использованием 3'-(гидроксифенил)флуоресцеина. Показано, что добавка в среду путресцина и, в большей степени, спермидина способствовала концентрационно-зависимому возрастанию устойчивости бактериальных клеток к левофлоксацину во всех трёх группах микроорганизмов, в то же время кадаверин не оказывал выраженного действия. Анализ ДНК клеток показал, что действие левофлоксацина сопровождается ее повреждением, степень которого зависела от концентрации антибиотика. Присутствие полиаминов препятствовало повреждению ДНК, при этом защитный эффект спермидина был сильнее, чем путресцина. Добавка левофлоксацина приводила к значительному увеличению количества активных форм кислорода (АФК) в клетках, в частности, гидроксильного радикала, а сила эффекта напрямую зависела от концентрации антибиотика. Добавка путресцина и спермидина эффективно снижала продукцию АФК, вызванную воздействием антибиотика. Таким образом, установлено, что в основе защитного эффекта путресцина и спермидина при действии фторхинолоновых антибиотиков лежит ДНК-протекторное действие, обусловленное, в частности, антиоксидантными функциями полиаминов.
Бесплатно
Деструктор бифенила Rhodococcus sp. VR43-1: выделение, молекулярно-биологическая характеристика
Статья научная
В микробном сообществе донных отложений р. Чапаевки, протекающей по территории предприятия «Средне-Волжский завод химикатов» (г. Чапаевск, Самарская обл.), выявлены генетические структуры (bphA1-гены), кодирующие бифенил 2,3-диоксигеназу (БДО), ключевой фермент, ответственный за деструкцию бифенила и полихлорированных бифенилов (ПХБ, токсичные трудноразлагаемые поллютанты). Обнаружено сходство на уровне 95.8-99.7% исследуемых нуклеотидных последовательностей с генами α-субъединиц БДО и других диоксигеназ (подсемейства бензол/толуол ДО) штаммов рода Rhodococcus. С использованием метода накопительного культивирования из образца донных отложений был выделен активный штамм-деструктор бифенила, обозначенный VR43-1. При сравнению нуклеотидных последовательностей генов 16S рРНК с гомологичными последовательностями из базы данных EzBioCloud, штамм VR43-1 имел наибольший уровень сходства (100%) с типовым штаммом R. wratislaviensis NBRC 100605T. Сравнение гена bphA1 штамма VR43-1 с bphA1-генами активных деструкторов бифенила/ПХБ R. jostii RHA1 и штаммов R. wratislaviensis Р13 и Ch628 показало их сходство на уровне 99.1 и 100%, соответственно.
Бесплатно
Статья научная
Оценена способность к деструкции бенз(а)пирена (БП) в почве Rhodococcus wratislaviensis KT112-7, выделеного из техногенно-минеральных образований предприятия БКРУ1 ПАО «Уралкалий» (г. Березники, Пермский край). Для эксперимента была использована дерново-подзолистая почва, отобранная с территории биостанции (д. Ключи Добрянского р-на, Пермский край) и технозем с окраины г. Соликамска (Пермский край). Внесение бактерий в почву приводило к снижению концентрации в ней БП. В дерново-подзолистой почве концентрация БП снизилась в течение месяца на 26.1, в техноземе - на 45.4%. Добавление бензойной кислоты в дерново-подзолистую почву в дозе 100 мг/кг усиливало положительный эффект внесения бактерий. Полученные данные указывают на деструкцию БП в почве штаммом R. wratislaviensis KT112-7 в присутствии органических веществ, которые штамм использует в качестве субстрата. Полученные данные и штамм R. wratislaviensis KT112-7 могут быть применены при разработке новых биотехнологий очистки окружающей среды от БП.
Бесплатно
Статья научная
В результате проведенных исследований установлено, что бактерии разных штаммов коагулазоне-гативных стафилококков обладают выраженной способностью к образованию биопленок. Динамика роста биопленок бактерий разных штаммов существенно различается. Биопленки, образованные антибиотикочувствительными бактериями, достигают своего максимума через сутки. Пленкофор-мирующий процесс бактерий полирезистентного штамма развивается более медленно, характеризуется перманентным ростом и достигает максимума лишь на 4 сутки. Предупреждение развития биопленок стафилококков возможно при внесении в среду роста низкомолекулярных антибактериальных катионных пептидов - варнерина и хоминина. Как показали эксперименты, данные пептиды способны не только предупреждать развитие биопленок, но и активно разрушать уже сформированные зрелые биопленки коагулазонегативных стафилококков.
Бесплатно
Статья научная
Фталевая и терефталевая кислоты (ОФК и ТФК) имеют широкое применение в химической промышленности в качестве пластификаторов для получения полимерных материалов, в связи с чем являются распространенными экополлютантами. Изучена способность штамма Paenarthrobacter sp. SA101, выделенного из образца сточных вод химического предприятия (г. Пермь), к росту в присутствии ОФК и ТФК в высоких концентрациях. Показано, что штамм SA101 способен расти на данных субстратах в концентрациях до 20 г/л, что для представителей рода Paenarthrobacter показано впервые. В средах с ОФК зафиксированы более высокие параметры роста штамма, чем в средах с ТФК: максимальное значение ОП600 (1.64), наиболее высокая удельная скорость роста (0.073±0.003 ч-1) и наименьшая продолжительность лаг-фазы наблюдались в среде с 10 г/л ОФК. При использовании 20 г/л ТФК зафиксирована более высокая удельная скорость роста (0.04±0.002 ч-1) и максимальное значение ОП600 (1.6), однако подготовительная фаза роста была более продолжительной, чем в среде с 10 г/л ТФК. Штамм SA101 способен к утилизации 76% ОФК за 39 ч. и 74.2% ТФК за 71 ч. культивирования при использовании данных субстратов в концентрации 10 г/л. Клетки штамма SA101 содержат плазмиду молекулярной массой ~100 т.п.н. Штамм SA101 является перспективным для разработки биотехнологических методов очистки загрязненных фталатами почв и промышленных стоков.
Бесплатно
Статья научная
Разработаны две системы праймеров, подобраны условия полимеразной цепной реакции и состав ПЦР-смеси для амплификации фрагмента ect-оперона, включающего гены ectB и ectG, детерминирующие Ь-2,4-диаминобутиратаминотрансферазу и эктоинсинтезу, соответственно, на матрице ДНК бактерий родов Rhodococcus, Microbacterium и Brevibacterium. Проведен скрининг 9 штаммов бактерий, выделенных из почвы района промышленной разработки Верхнекамского соленосного бассейна, с применением разработанных систем праймеров. В ходе амплификации специфический продукт генов-мишеней получен на матрице ДНК штаммов Brevibacterium sp. B-R и Microbacterium sp. Y6, а также представителей филогенетических групп R. erythropolis и R. rhodochrous рода Rhodococcus. На матрице ДНК штамма Microbacterium sp. SMB33 специфический продукт не был синтезирован, что может указывать на отличие генетических детерминант синтеза эктоина этого штамма от известных.
Бесплатно
Статья научная
Осуществлен поиск нуклеотидных последовательностей ес/-оперона бактерий сем. Halomonadaceae в публичной базе данных Национального центра биотехнологической информации (США) (bttps://www.ncbi.rdm.nrhgov). Анализ выравненных 33 нуклеотидных последовательностей представителей родов Salinicola, Halomonas, Chromohalobacter, Kushneria, Cobetia и Halotalea позволил обнаружить консервативные области. К ним была разработана система олигонуклеотидных праймеров для амплификации фрагмента ес/-оперона, включающего гены: ес/А, кодирующий Ь-2,4-диаминобутир-атацетилтрансферазу, и ectB, детерминирующий Ь-2,4-диаминобутиратаминотрансферазу. Экспериментально подобраны условия полимеразной цепной реакции и состав ПЦР-смеси для амплификации участка ес/-оперона на ДНК матрице бактерий рода Salinicola.
Бесплатно
Дисперсия моно- и смешанных биопленок Alcaligenes faecalis 2 и Rhodococcus ruber GT 1
Статья научная
Изучена дисперсия моно- и смешанных биопленок Al. faecalis 2 и R. ruber gt 1, обладающих нитрилгидролизующей активностью. Дисперсию оценивали, учитывая два параметра: 1) различный возраст биопленки; 2) время экспозиции выращенной биопленки в физиологическом растворе без питательных веществ. Показано, что наименее устойчивыми являются 7-суточные монопленки изученных штаммов, дисперсия которых превышает таковую смешанной биопленки на порядок и более. При сравнении абсолютного количества мигрировавших клеток было показано, что клетки R. ruber gt 1 мигрируют из монопленки гораздо интенсивнее, чем из смешанной. В смешанной культуре наиболее подвержены разрушению 4-суточные биопленки Al. faecalis 2 и R. ruber gt 1, что соответствует моменту наиболее интенсивной адгезии микроорганизма-спутника (R. ruber gt 1) к первичному колонизатору (Al. faecalis 2). Показано, что при дальнейшем совместном росте наступает фаза адаптации, которая выражается в формировании прочной смешанной биопленки, что позволяет эффективно использовать их в биотехнологических процессах.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод дифференцированной оценки веществ, обладающих антибактериальным действием и воздействующих на способность подавлять скольжение Mycobacterium smegmatis за счет влияния на жизнеспособность клеток и/или ограничения подвижности. С помощью данной методики произведена оценка антибиотиков, обладающих антимикобактериальным действием. Показано, что рифампицин в сублетальных концентрациях ограничивает скольжение М. smegmatis, не оказывая действия на жизнеспособность бактерий. В свою очередь, тетрациклин и стрептомицин ингибировали процесс скольжения за счет бактерицидного или бактериостатического действия. Данный подход может быть использован для установления механизма действия новых антибиотиков, а также для изучения их эффекта на свойства клеточной поверхности микобактерий и других микроорганизмов, способных к скольжению.
Бесплатно
Статья научная
Изучена зависимость роста и карбоксилэстеразной активности почвенных грамотрицательных бактерий рода Pseudomonas от концентрации источника углерода, азота и фосфора. Установлено, что карбоксилэстеразная активность исследуемых культур имеет высокий уровень конститутивного выражения. При высоких концентрациях глюкозы (более 1%) наблюдается угнетение роста и понижение эстеразной активности. Карбоксилэстеразная активность культур P. fluorescens в оптимальных условиях достигала 10 мкмоль/мг/мин.
Бесплатно
Извлечение ионов тяжелых металлов клетками Rhodococcus ruber ИЭГМ 231
Статья научная
Подобраны оптимальные условия аккумуляции ионов тяжелых металлов клетками Rhodococcus ruber ИЭГМ 231, с учетом физико-химических (исходная концентрации ионов металла, температура, диапазон активной кислотности, источник углерода и энергии) и био -логических (стадия роста и исходная концентрация клеток родококков) факторов, обеспечивающих до 95.0% извлечения ионов тяжелых металлов из среды культивирования родокок-ков.
Бесплатно
Изменение экспрессии ldcC Escherichia coli как фактор адаптации к антибиотикам
Статья научная
На основе репортерных генных слияний созданы штаммы E. coli, позволяющие изучить экспрессию гена ldcC на транскрипционном и трансляционном уровнях её регуляции. Показано, что антибиотики фторхинолонового ряда (пефлоксацин) вызывают приблизительно 2-кратное повышение экспрессии, в то время как -лактамы (цефотаксим) проявляют противоположно направленный эффект, приводя к 2-кратному снижению уровня экспрессии ldcC. Выраженная функциональная специализация полиаминов в условиях воздействия антибиотиков обусловливает различия их эффектов на экспрессию ldcC в зависимости от с класса действующего антибиотика (фторхинолоны или -лактамы).
Бесплатно
Статья научная
Стрессы бактерий нередко сопровождаются усилением продукции активных форм кислорода (АФК). Вследствие этого уровень экспрессии антиоксидантных генов может играть важную роль в адаптации бактерий к изменяющимся условиям среды. В данной работе, используя аэробно растущие культуры E. coli, мы изучили влияние источников углерода и энергии на экспрессию антиоксидантных генов katG, katE и sodA, кодирующих, соответственно, каталазы HPI, HPII и Mn-супероксиддисмутазу. При росте на сукцинате, малате, а-кетоглутарате и ацетате как единственных источниках углерода и энергии, экспрессия гена katG была, соответственно, в 1.5, 1.6, 1.7 и 2.3 раза выше, чем при росте на глюкозе. Экспрессия гена katE у бактерий, растущих на сукцинате, малате, а-кетоглутарате или ацетате, была выше, чем у растущих на глюкозе, в 1.8, 1.95, 1.5 и 2.1 раза, соответственно. При росте на глюкозе, сукцинате и малате наблюдалось снижение экспрессии гена sodA в течение периодики. На ацетате экспрессия sodA оставалась постоянной и превышала уровень, характерный для глюкозы в 1.2-1.8 раза. Скорость продукции супероксида и накопление Н2О2 в среде снижались в условиях, способствующих повышенной экспрессии антиокси-дантных генов.
Бесплатно
Статья научная
Выявлена динамика формирования резистентности бактерий Staphylococcus epidermidis ГИСК 33 к бактерицидным антибиотикам ципрофлоксацину и ванкомицину. Установлены изменения липидного состава клеточных мембран резистентных к этим антибиотикам бактерий, а также значительное увеличение на поверхности бактерий ванкомицинрезистентного штамма стафилококков положительно заряженных группировок. Показаны антибактериальные эффекты низкомолекулярного катионного пептида варнерина и их синергизм с лизоци-мом при действии на клетки штамма S.epidermidis 33 и его антибиотикорезистентных вариантов.
Бесплатно
Изучение влияния лецитина и глюкозы на ростовые свойства штаммов Streptococcus pneumoniae
Статья научная
Представлены результаты оценки влияния добавления в среду культивирования (сердечно-мозговой бульон) глюкозы и лецитина на скорость и накопление биомассы различных штаммов Streptococcus pneumoniae: № 3405, серотип 4 (К-4); № 16082, серотип 14 (К-14); № 3391, нестабильный в образовании капсулы (R-форма). Наблюдалось увеличение накопления биомассы штамма № 3405 (К-4) на 10% в варианте с добавлением лецитина; увеличение биомассы на 64% и удлинение стационарной фазы у штамма № 16082 (К-14) при выращивании с добавлением глюкозы; увеличение прироста биомассы штамма № 3391 (R-форма) на 37.5% и продление длительности стационарной фазы происходили при выращивании с лецитином. Показано, что лецитин и глюкоза по-разному влияли на рост исследованных штаммов пневмококка. Наиболее перспективным и технологичным оказался штамм № 16082 (К-14), который имел более стабильный рост в течение трех пассажей и во всех трех случаях идентифицировался с высоким коэффициентом достоверности («score value» 2>) при проведении MALDI-TOF масс-спектрометрии, обладал более высоким уровень накопления биомассы, отличался наиболее плотным осадком биомассы. В результате проведенных исследований отобран штамм, определены оптимальный состав питательной среды и соответствующие условия культивирования с целью получения наиболее высокого выхода биомассы S. pneumoniae.
Бесплатно
Изучение генов, контролирующих реакцию дегалогенирования, бактерий-деструкторов 4-хлорбензоата
Статья научная
Методом полимеразной цепной реакции проведен скрининг бактерий-деструкторов 4-хлорбензойной кислоты на наличие fcb-генов, контролирующих реакцию дегалогенирования 4-хлорбензоата. Установлено, что Arthrobacter sp. H4, H5, Pseudomonas fluorescens H2, Micrococcus sp. G120 и Rhodococcus ruber Р25 содержат fcbA и fcbB гены, кодирующие 4ХБК-СоА-лигазу и 4ХБК-СоА-дегалогеназу, соответственно. Уровень сходства fcb-генов штамма R. ruber Р25 с деструкторами 4ХБК рода Arthrobacter cjcnfdkztn 95-99%.
Бесплатно
Изучение механизмов противомикробного действия соединения (+)-erogorgiane
Статья научная
Исследованы антибактериальная активность и возможные механизмы действия химически синтезированного соединения (+)-erogorgiane, аналога природного антибиотика, выделенного из морских кораллов Pseudopterogorgia elisabethae. Показано, что оно обладает бактерицидной активностью по отношению к Mycobacterium smegmatis как в логарифмической фазе роста культуры, так и в стационарной. С увеличением времени воздействия снижается концентрация, вызывающая полную гибель клеток в культуре. Эффект (+)-erogorgiane проявляется также по отношению к нерас-тущим клеткам M. smegmatis, которые являются более устойчивыми к действию антибиотиков ри-фампицина, изониазида и левофлоксацина, традиционно используемых для лечения туберкулеза. В то же время грамотрицательный микроорганизм Escherichia coli показал высокую устойчивость к данному препарату. Обнаружено концентрационно-зависимое подавление биопленкообразования М. smegmatis в присутствии (+)-erogorgiane. Ингибирующее действие оказывали как сублетальные, так и субингибиторные концентрации препарата, которые не оказывали влияние на рост культуры и не вызывали гибели клеток. С помощью атомно-силовой микроскопии установлено влияние (+)-erogorgiane на поверхностные структуры клетки: под действием сублетальных концентраций антибиотика увеличивается шероховатость клеточной поверхности. Получить мутантов, устойчивых к действию антибиотика высевом на твердую среду, содержащую препарат в высокой концентрации, не удалось.
Бесплатно
Изучение сообщества микроорганизмов, выделенного из района солеразработок
Статья научная
Из района солеразработок выделено сообщество микроорганизмов, способное к эффективному росту на нафталине в качестве единственного источника углерода и энергии в присутствии до 9% хлорида натрия. Микробная ассоциация состоит из 7 штаммов бактерий, которые предварительно определены до родов: Rhodococcus, Deleya, Aquaspirillum, Arthrobacter и Microbacterium. Два штамма рода Rhodococcus способны осуществлять разложение нафталина. Исследовано влияние минерализации среды на качественный состав микробного сообщества.
Бесплатно
Изучение способности алканотрофных родококков к биотрансформации стигмаст-5-ен-зр-ола
Статья научная
Среди актинобактерий с высокой активностью оксигеназ, хранящихся в Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов ИЭГМ (www.ecology.psu.ru/ iegmcol/strains/), выявлены штаммы Rhodococcus spp., катализирующие процесс биоконверсии стигмаст-5-ен-Зр-ола (|3-ситостерола) в стигмаст-4-ен-З-он в соокислительных условиях культивирования родококков на минеральной среде с н-гексадеканом. Установлено, что клетки родококков в присутствии глюкозы и ингибитора 2,2'-ди1шридила трансформируют стиг- маст-5-ен-Зр-ол в 17(3-гидроксиандрост-4-ен-3-он (тестостерон), широко востребованный в фармацевтической практике.
Бесплатно
