Diversity and characteristics of alkalophilic proteolytic bacteria from Soda Lake Nukhe-Nur (Barguzinsky Basin, Buryatia)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Seven studied strains of proteolytic bacteria belonging to the phyla Pseudomonadota, Actinomycetota and Bacillota were isolated from water and bottom sediment samples of the Nukhe-Nur soda lake in the Barguzin depression. Determination of the ecophysiological properties of the cultures showed that the strains were alkaliphilic and alkalitolerant and developed at pH from 7.0 to 11.0 (optimum pH 7.5‒9.5). In relation to salinity, the isolated bacteria were mainly halotolerant. It was shown that the strains are capable of hydrolyzing p-nitroanilide substrates and exhibited maximum activity in hydrolysis of GlpAALpNA, BzRpNA and LpNA. It was established that peptidases are most active under alkaline conditions at pH 8.0–10.0 and are thermostable up to 50°C. The study of the activity of extracellular peptidases in different species of alkaliphilic bacteria allowed us to identify natural isolates with high enzymatic activity and different spectra of secreted extracellular peptidases, which, possibly, allows them to successfully use natural protein substrates in natural habitats.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

E. Lavrentyeva

Institute of General and Experimental Biology of the SB RAS; Dorzhi Banzarov Buryat State University

Autor responsável pela correspondência
Email: lena_l@mail.ru
Rússia, Ulan-Ude, 660047; Ulan-Ude, 670000

E. Nikitina

Dorzhi Banzarov Buryat State University; Baikal Institute of Nature Management of the SB RAS

Email: lena_l@mail.ru
Rússia, Ulan-Ude, 670000; Ulan-Ude, 660047

T. Banzaraktsaeva

Institute of General and Experimental Biology of the SB RAS

Email: lena_l@mail.ru
Rússia, Ulan-Ude, 660047

V. Dambaev

Institute of General and Experimental Biology of the SB RAS

Email: lena_l@mail.ru
Rússia, Ulan-Ude, 660047

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Phylogenetic position of the isolated strains on a tree constructed using the neighbor-joining method. The scale corresponds to 2 nucleotide substitutions per 100 nucleotides. The numbers indicate the statistical significance of the branching order (>50%) determined using bootstrap analysis.

Baixar (265KB)
Metadados
3. Fig. 2. Substrate specificity of the isolated strains H–H1 (a), H–H2 (b), H–H3 (c), H–H4 (d) on synthetic substrates under optimal conditions (1) and different pH values ​​of 9 (2) and 10 (3), mineralization of 10 (4) and 24 (5) g/dm³, protein sources – peptone (6), egg albumin (7) and cultivation temperature of 5°C (8) depending on the cultivation time (3, 5 and 7 days).

Baixar (513KB)
Metadados
4. Rice. 3. Temperature optimum (1) and thermostability (2) of extracellular peptidases of isolated bacteria: a – H–H1; b – H–H2; c – H–H3; d – H–H4.

Baixar (261KB)
Metadados
5. Rice. 4. Optimum pH (1) and pH stability (2) of extracellular peptidases of isolated bacteria: a – H–H1; b – H–H2; c – H–H3; d – H–H4.

Baixar (256KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 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».