Разнообразие и характеристика алкалофильных протеолитических бактерий из Содового озера Нухэ-Нур (Баргузинская Котловина, Бурятия)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Семь изученных штаммов протеолитических бактерий, отнесенных к филумам Pseudomonadota, Actinomycetota и Bacillota, выделены из образцов воды и донных отложений содового озера Нухэ-Нур Баргузинской котловины. Определение экофизиологических свойств культур показало, что штаммы являлись алкалофильными и алкалотолерантными и развивались при рН от 7.0 до 11.0 (оптимум рН 7.5‒9.5). По отношению к солености, выделенные бактерии в основном являлись галотолерантными. Показано, что штаммы способны гидролизовать п-нитроанилидные субстраты и проявили максимальную активность по гидролизу GlpAALpNA, BzRpNA и LpNA. Установлено, что пептидазы наиболее активны в щелочных условиях при рН 8.0–10.0 и термостабильны до 50°С. Изучение активности внеклеточных пептидаз у разных видов алкалофильных бактерий позволило выявить природные изоляты с высокой ферментативной активностью и различными спектрами секретируемых внеклеточных пептидаз, что, возможно, в природных местообитаниях позволяет им успешно использовать природные белковые субстраты.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Лаврентьева

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН; Бурятский государственный университет имени Доржи Банзарова

Автор, ответственный за переписку.
Email: lena_l@mail.ru
Россия, Улан-Удэ, 660047; Улан-Удэ, 670000

Е. П. Никитина

Бурятский государственный университет имени Доржи Банзарова; Байкальский институт природопользования СО РАН

Email: lena_l@mail.ru
Россия, Улан-Удэ, 670000; Улан-Удэ, 660047

Т. Г. Банзаракцаева

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН

Email: lena_l@mail.ru
Россия, Улан-Удэ, 660047

В. Б. Дамбаев

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН

Email: lena_l@mail.ru
Россия, Улан-Удэ, 660047

Список литературы

  1. Зайцева С. В., Абидуева Е. Ю., Бурюхаев С. П., Намсараев Б. Б. Факторы, контролирующие активность микробного сообщества щелочного озера Белое (Забайкальский край) // Микробиология. 2012. Т. 81. С. 508–516.
  2. Zaitseva S. V., Abidueva E. Y., Buryukhaev S. P., Namsaraev B. B. Factors controlling the activity of the microbial community of the alkaline lake Beloe (Transbaikal region) // Microbiology (Moscow). 2012. V. 81. С. 468–476.
  3. Лаврентьева Е. В., Эрдынеева Е. Б., Дунаевский Я. Е., Болтянская Ю. В., Кевбрин В. В. Внеклеточные высокостабильные щелочные пептидазы алкалофильных бактерий Alkalicaulis satelles и Aliidiomarina sp., перспектива их применения в составе детергентов // Прикл. биохимия и микробиология. 2021. Т. 57. С. 563–570.
  4. Lavrentyeva E. V., Erdyneeva E. B., Dunaevskii Y. E., Boltyanskaya Y. V., Kevbrin V. V. Extracellular, highly stable, alkaline peptidases of the alkalophilic bacteria Alkalicaulis satelles G-192T and Aliidiomarina sp. P-156 and their possible use in the composition of detergents // Appl. Biochem. Microbiol. 2021. V. 57. P. 725–731.
  5. Лаврентьева Е. В., Эрдынеева Е. Б., Дунаевский Я. Е., Болтянская Ю. В., Кевбрин В. В. Пептидазная активность бактерий рода Proteinivorax и их возможная экологическая роль в микробном сообществе содовых озер Танатар (Алтайский край) // Микробиология. 2019. Т. 88. С. 735–739.
  6. Lavrentyeva E. V., Erdyneeva E. B., Dunaevskii Y. E., Boltyanskaya Y. V., Kevbrin V. V. Peptidase activity of Proteinivorax bacteria and their possible ecological role in the microbial communities of Tanatar soda lakes (Altai Krai, Russia) // Microbiology (Moscow). 2019. V. 88. P. 773–776.
  7. Солоноватые и соленые озера Забайкалья: гидрохимия, биология / Отв. ред. Б.Б. Намсараев. Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2009. 340 с.
  8. Эрдынеева Е. Б., Раднагуруевa А. А., Дунаевский Я. Е., Белькова Н. Л., Намсараев З. Б., Лаврентьевa Е. В. Аминопептидазная активность галоалкалофильных бактерий рода Halomonas, выделенных из содово-соленых озер пустыни Бадаин Жаран // Микробиология. 2018. Т. 87. С. 397–408.
  9. Erdyneeva E. B., Radnagurueva A. A., Lavrentieva E. V., Dunaevsky Y. E., Belkova N. L., Namsaraev Z. B. Aminopeptidase activity of haloalkalophilic bacteria of the genus Halomonas isolated from the soda-saline lakes in the Badain Jaran desert // Microbiology (Moscow). 2018. V. 87. P. 538–548.
  10. Banerjee G., Ray A. K. Impact of microbial proteases on biotechnological industries // Biotechnology and genetic engineering reviews. 2017. V. 33. P. 119–143.
  11. Busse H.-J., Wieser M. The genus Arthrobacter // The Prokaryotes / Eds. Rosenberg E., DeLong E.F., Lory S., Stackebrandt E., Thompson F. Berlin, Heidelberg: Springer, 2014. P. 105–132.
  12. Cai M., Wang L., Cai H., Li Y., Tang Y. Q., Wu X. L. Rubrimonas shengliensis sp. nov. and Polymorphum gilvum gen. nov., sp. nov., novel members of Alphaproteobacteria from crude oil contaminated saline soil // Syst. Appl. Microbiol. 2011 V. 34. P. 321–327.
  13. Dai Y. M., Zhang L. L., Li Y., Li Y. Q., Deng X. H., Wang T. T., Yang F., Tian Y. Q., Li N., Zhou X. M., Liu X. F., Wen-Jun Li W. J. Characterization of Trichococcus paludicola sp. nov. and Trichococcus alkaliphilus sp. nov., isolated from a high-elevation wetland, by phenotypic and genomic analyses // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2018. V. 68. P. 99–105.
  14. Flegler A., Runzheimer K., Kombeitz V., Manz A. T., Heidler von Heilborn D., Etzbach L., Schieber A., Holzl G., Huttel B., Woehle C., Lipski A. Arthrobacter bussei sp. nov., a pink-coloured organism isolated from cheese made of cow’s milk // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2020. V. 70. P. 3027–3036.
  15. Foti M. J., Sorokin D. Y., Zacharova E. E., Pimenov N. V., Kuenen J. G., Muyzer G. Bacterial diversity and activity along a salinity gradient in soda lakes of the Kulunda Steppe (Altai, Russia) // Extremophiles. 2008. V. 12. P. 133–145.
  16. Goker M. Filling the gaps: missing taxon names at the ranks of class, order and family // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2022. V. 72. Art. 5638.
  17. Gupta G. N., Srivastava S., Khare S. K., Prakash V. Extremophiles: an overview of microorganism from extreme environment // Int. J. Agric. Environ. Biotechnol. 2014. V. 7. P. 371–380.
  18. Hordt A., Lopez M. G., Meier-Kolthoff J.P., Schleuning M., Weinhold L. M., Tindall B. J., Gronow S., Kyrpides N. C., Woyke T., Goker M. Analysis of 1,000+ type-strain genomes substantially improves taxonomic classification of Alphaproteobacteria // Front. Microbiol. 2020. V. 11. Art. 468.
  19. Ibrahim A. S.S., Elbadawi Y. B., El-Tayeb M.A., Al-maary K.S., Maany D. A.F., Ibrahim S. S.S., Elagib A. A. Alkaline serine protease from the new halotolerant alkaliphilic Salipaludibacillus agaradhaerens strain AK-R: purification and properties // 3 Biotech. 2019. V. 9. Art. 391.
  20. Jones D., Keddie R. M. The genus Arthrobacter // The Prokaryotes / Eds. Dworkin M., Falkow S., Rosenberg E., Schleifer K. H., Stackebrandt E. N.Y.: Springer, 2006. P. 945–960.
  21. Lee A. Y., Chen C. H., Liou J. S., Lin Y. C., Hamada M., Wang Y. T., Peng L. L., Chang S. C., Chen C. C., Lin C. F., Huang L., Huang C. H. Micrococcus porci sp. nov., isolated from feces of black pig (Sus scrofa) // Life. 2022. V. 12. Art. 1749.
  22. Masi C., Gemechu G., Tafesse M. Isolation, screening, characterization, and identification of alkaline protease-producing bacteria from leather industry effluent // Ann. Microbiol. 2021. V. 71. Art. 24.
  23. Naveed M., Nadeem F., Mehmood T., Bilal M., Anwar Z., Amjad F. Protease – a versatile and ecofriendly biocatalyst with multi-industrial applications: an updated review // Catal. Lett. 2021. V. 151. P. 307–323.
  24. Nguyen T. T.H., Myrold D. D., Mueller R. S. Distributions of extracellular peptidases across prokaryotic genomes reflect phylogeny and habitat // Front. Microbiol. 2019. V. 10. Art. 413.
  25. Nouioui I., Carro L., García-López M., Meier-Kolthoff J.P., Woyke T., Kyrpides N. C., Pukall R., Klenk H. P., Goodfellow M., Göker M. Genome-based taxonomic classification of the phylum Actinobacteria // Front. Microbiol. 2018. V. 9. Art. 2007.
  26. Parshina S. N., Strepis N., Aalvink S., Nozhevnikova A. N., Stams A. J.M., Sousa D. Z. Trichococcus shcherbakoviae sp. nov., isolated from a laboratory-scale anaerobic EGSB bioreactor operated at low temperature // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2019. V. 69. P. 529–534.
  27. Phurbu D., Pema Y., Ma C., Lu H., Li H., Tian Y., Xing P. Nitrincola tibetensis sp. nov., isolated from lake XuguoCo on the Tibetan Plateau // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2019. V. 69. P. 123–128.
  28. Prakash O., Nimonkar Y., Munot H., Sharma A., Vemuluri V. R., Chavadar M. S., Shouche Y. S. Description of Micrococcus aloeverae sp. nov., an endophytic actinobacterium isolated from Aloe vera // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2014. V. 64. P. 3427–3433.
  29. Preiss L., Hicks D. B., Suzuki S., Meier T., Krulwich T. A. Alkaliphilic bacteria with impact on industrial applications, concepts of early life forms, and bioenergetics of ATP synthesis // Front. Bioeng. Biotechnol. 2015. V. 3. Art. 75.
  30. Sharma A. K., Singh S. P. Effect of amino acids on the repression of alkaline protease synthesis in haloalkaliphilic Nocardiopsis dassonvillei // Biotechnol. Rep. (Amst). 2016. V. 17. № 12. P. 40–51.
  31. Sorokin D. Y., Banciu H. L., Muyzer G. Functional microbiology of soda lakes // Curr. Opin. Microbiol. 2015. V. 25. P. 88–96.
  32. Sorokin D. Y., Berben T., Melton E. D., Overmars L., Vavourakis C. D., Muyzer G. Microbial diversity and biogeochemical cycling in soda lakes // Extremophiles. 2014. V. 18. P. 791–809.
  33. Uniacke-Lowe S., Stanton C., Hill C., Ross P. Planococcus notacanthi sp. nov., isolated from the skin of a deep-sea snub-nosed spiny eel // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2024. V. 74. Art. 006298.
  34. Yang R., Zhang B., Wang J., Tai X., Sun H., Zhang G., Liu G. Planococcus lenghuensis sp. nov., an oil-degrading bacterium isolated from petroleum-contaminated soil // Antonie van Leeuwenhoek. 2020. V. 113. P. 839–850.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Филогенетическое положение выделенных штаммов на дереве, построенном с использованием метода присоединения соседей. Масштаб соответствует 2 нуклеотидным заменам на каждые 100 нуклеотидов. Цифрами показана статистическая достоверность порядка ветвления (>50 %), определенная с помощью “bootstrap”-анализа.

Скачать (265KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Субстратная специфичность выделенных штаммов Н–Н1 (а), Н–Н2 (б), Н–Н3 (в), Н–Н4 (г) на синтетических субстратах при оптимальных условиях (1) и различных значениях рН 9 (2) и 10 (3), минерализации 10 (4) и 24 (5) г/дм³, источниках белка – пептон (6), яичный альбумин (7) и температуре культивирования 5°С (8) в зависимости от времени культивирования (3, 5 и 7 сут).

Скачать (513KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Температурный оптимум (1) и термостабильность (2) внеклеточных пептидаз выделенных бактерий: а – Н–Н1; б – Н–Н2; в – Н–Н3; г – Н–Н4.

Скачать (261KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Оптимум рН (1) и рН-стабильность (2) внеклеточных пептидаз выделенных бактерий: а – Н–Н1; б – Н–Н2; в – Н–Н3; г – Н–Н4.

Скачать (256KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».