Штам актиноміцетів Streptomyces sp. Je 1-42: філогенетичний аналіз, біологічні властивості та спектр вторинних метаболітів

  • С. І. Тістечок
  • Ю. Р. Дацюк
  • О. В. Федоренко
  • О. М. Громико

Анотація

Мета. Одним з ефективних підходів у боротьбі з мультирезистентними формами патогенних мікроорганізмів та пухлинних клітин є скринінг нових біоактивних речовин природного походження. Метою роботи було визначення таксономічного положення актиноміцетного ізоляту з ризосфери Juniperus excelsa Bieb., вивчення його біологічних властивостей та оцінка спектра вторинних метаболітів. Методи. У роботі використано мікробіологічні, молекулярно-генетичні, методи сканувальної мікроскопії та високоефективної рідинної хроматографії з мас-спектрометрією. Результати. За результатами мікробіологічних та фізіологічних характеристик, а також філогенетичного аналізу послідовностей генів 16S рРНК та gyrB, ізолят Je 1-42 афілійований до роду Streptomyces. Культура виявила широкий спектр антимікробної дії. В результаті дереплікації в базі даних DNP серед вторинних метаболітів в екстракті Je 1-42, виявлено антибіотики десертоміцин А, канханаміцин А, бутилциклогептилпродигіозин, спектинабілін, для яких описані антибактеріальна, антифунгальна, протималярійна та інші активності. Висновки. Штам актиноміцетів Streptomyces sp. Je 1-42 є антагоністом грам-позитивних, грам-негативних бактерій, а також грибів і продукує антибіотики десертоміцин А, канханаміцин А, бутилциклогептилпродигіозин, спектинабілін, яким властивий широкий спектр антимікробної дії. Продукція цих сполук, очевидно, зумовлює здатність Je 1-42 пригнічувати ріст широкого кола бактерій та грибів. Штам Streptomyces sp. Je 1-42 депоновано в Колекції культур мікроорганізмів – продуцентів антибіотиків Львівського національного університету імені Івана Франка (колекційний номер Lv 1-042).

Ключові слова: Streptomyces, вторинні метаболіти, антибактерійна активність, філогенетичний аналіз.

Посилання

Lilburn, T.G., Garrity, G.M. Exploring prokaryotic diversity. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2004. Vol. 54. P. 7–13. doi: 10.1099/ijs.0.02749-0

Zhou, E., Tang, S., Sjoholm, C. et al. Thermoactinospora rubra gen. nov., sp. nov., a thermophilic actinomycete isolated from Tengchong, Yunnan province, south–west China. Antonie van Leeuwenhoek. 2012. Vol. 102. P. 177–185. doi: 10.1007/s10482-012-9725-z.

Hamedi J., Mohammadipanah F., Ventosa A. Systematic and biotechnological aspects of halophilic and halotolerant actinomycetes. Extremophiles. 2013. Vol. 17. P. 1–13. doi: 10.1007/s00792-012-0493-5.

Silva, T.R., Duarte, A.W.F., Passarini, M.R.Z. et al. Bacteria from Antarctic environments: diversity and detection of antimicrobial, antiproliferative, and antiparasitic activities. Polar Biol. 2018. Vol. 41. P. 1505–1519. doi: 10.1007/s00300-018-2300-y.

Phillips R.W., Wiegel J., Berry C.J. et al. Kineococcus radiotolerans sp. nov., a radiationresistant, gram-positive bacterium. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2002. Vol. 52 (Pt 3). P. 933–938. doi: 10.1099/00207713-52-3-933.

Demain A.L., Sanchez S. Microbial drug discovery: 80 years of progress. J. Antibiot. 2009. Vol. 62. P. 5–16. doi: 10.1038/ja.2008.16.

Lam K.S. New aspects of natural products in drug discovery. Trends in Microbiol. 2007. Vol. 15. P. 279–289. doi: 10.1016/j.tim.2007.04.001.

Shirling E.B., Gottlieb D. Methods for characterization of Streptomyces species. Int J Syst Bacteriol. 1996. Vol. 16. P. 313–340. doi: 10.1099/00207713-16-3-313

Williams S.T., Goodfellow M., Alderson G. et al. Numerical Classification of Streptomyces and Related Genera. Journal of General Microbiology. 1983. Vol. 129. P. 1743–1813. doi: 10.1099/00221287-129-6-1743.

Kieser B.M., Buttner M.J., Charter K.F., Hopwood D. Practical Streptomyces Genetics. John Innes Foundation, Norwich, United Kingdom. 2000. 613 p.

Guo Y., Zheng W., Rong X., Huang Y. A multilocus phylogeny of the Streptomyces griseus 16S rRNA gene clade: use of multilocus sequence analysis for streptomycete systematics. Int J Syst Evol Microbiol. 2008. Vol. 58. P. 149–159. doi: 10.1099/ijs.0.65224-058/1/149.

Wang Q., Garrity G.M., Tiedje J.M., Cole J.R. Naive bayesian classifier for rapid assignment of rRNA sequences into the new bacterial taxonomy. Appl Environ Microbiol. 2007. Vol. 73 (16). P. 5261–5267. doi: 10.1128/AEM.00062-07.

Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol Biol Evol. 1987. Vol. 4. P. 406–425. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454

Kimura M. A simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. J. Mol. Evol. 1980. Vol. 16. P. 111–120. doi: 10.1007/bf01731581.

Kumar S., Stecher G., Li M. et al. MEGA X: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Molecular Biology and Evolution. 2018. Vol. 35. P. 1547–1549. doi: 10.1093/molbev/msy096.

Tistechok S.I., Mytsyk Y.Y., Fedorenko V.O., Gromyko O.M. Biosynthetic potential of actinomycetes From helianthemum stevenii rupr. Ex juz. & pozd. Rhizosphere. Innov Biosynt Bioeng. 2019. Vol. 3, No. 2. P. 105–113. doi: 10.20535/ibb.2019.3.2.170129.

Running W. Computer software reviews. Chapman and hall dictionary of natural products on CD-ROM. J. Chem. Inf. Model. 1993. Vol. 33. P. 934–935. doi: 10.1021/ci00016a60.

Rong X., Huang Y. Taxonomic evaluation of the Streptomyces hygroscopicus clade using multilocus sequence analysis and DNA–DNA hybridization, validating the MLSA scheme for systematics of the whole genus. Syst Appl Microbiol. 2012. Vol. 35. P. 7–18. doi: 10.1016/j.syapm.2011.10.004.

Yamamoto S., Bouvet P.J.M., Harayama S. Phylogenetic structures of the genus Acinetobacter based on gyrB sequences: comparison with the grouping by DNA–DNA hybridization. Int J Syst Bacteriol. 1999. Vol. 49. P. 87–95. doi: 10.1099/00207713-49-1-87.

Úri J., Bognár R., Békési I., Varga B. Desertomycin, a new crystalline antibiotic with antibacterial and cytostatic action. Nature. 1958. Vol. 182 (4632). P. 401–401. doi: 10.1038/182401a0.

Stephan H., Kempter C., Metzger J. W. Et al. Kanchanamycins, new polyol macrolide antibiotics produced by Streptomyces olivaceus Tu 4018. II. Structure Elucidation. The Journal of Antibiotics. 1996. Vol. 49 (8). P. 765–769. doi: 10.7164/antibiotics.49.765.

Bennett J.W., Bentley R. Seeing red: The story of prodigiosin. Adv Appl Microbiol. 2008. Vol. 47. P. 1–32. doi: 10.1016/S0065-2164(00)47000-0.

Kakinuma K., Hanson C.A., Rinehart K.L. Spectinabilin, a new nitro-containing metabolite isolated from streptomyces spectabilis. Tetrahedron. 1976. Vol. 32 (2). P. 217–222. doi: 10.1016/0040-4020(76)87004-4).