Выделение, идентификация и стратегия выживания галотолерантного штамма Dietzia maris MX2 из Якшинского месторождения минеральных солей

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Галотолерантные микроорганизмы обладают высоким биотехнологическим потенциалом. Они являются продуцентами биологически активных веществ, стрессозащитных средств, гидролитических ферментов, используются для биоремедиации окружающей среды. Вместе с тем, характеристика новых галотолерантных бактерий и установление стратегий их солеустойчивости являются актуальными фундаментальными задачами. В настоящей работе из скважинного рассола Якшинского месторождения калийно-магниевых солей был выделен бактериальный штамм МХ2. Изолят представлен не образующими спор аэробными грамположительными неподвижными бактериями, морфология которых варьирует от кокков до коротких палочек, способных к формированию V-образных форм. Колонии округлые, имеют ровные края и приподнятый центр, блестящие, оранжевого цвета. Бактерии штамма МХ2 является галотолерантными и способны к росту при концентрации NaCl до 9%. Геном штамма МХ2 был секвенирован. Его размер составил 3747717 п. о., число белок-кодирующих генов — 3562. Изолят был идентифицирован как принадлежащий к виду Dietzia maris на основании анализа последовательностей генов 16S рРНК, gyrB, rpoB, recA, ppk, а также с помощью времяпролетной масс-спектрометрии (MALDI-TOF-MS). D. maris МХ2 обладает полными метаболическими путями синтеза эктоина, гидроксиэктоина и трегалозы, а также системами транспорта эктоина, гидроксиэктоина, трегалозы, глицерина, глицерин-3-фосфата, L-пролина и глицин-бетаина. Таким образом, для обеспечения осмотического баланса D. maris МХ2 использует стратегию накопления совместимых органических растворенных веществ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Харитонова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Maya_Kharitonova@mail.ru
Россия, Казань

Ф. Г. Куприянова-Ашина

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: Maya_Kharitonova@mail.ru
Россия, Казань

Т. Р. Шакиров

АО “Центральный Научно-Исследовательский Институт геологии нерудных полезных ископаемых”

Email: Maya_Kharitonova@mail.ru
Россия, Казань

М. С. Вафина

АО “Центральный Научно-Исследовательский Институт геологии нерудных полезных ископаемых”

Email: Maya_Kharitonova@mail.ru
Россия, Казань

О. Н. Ильинская

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: Maya_Kharitonova@mail.ru
Россия, Казань

Список литературы

  1. Вишняков А. К., Вафина М. С., Игнатович О. О. Строение и условия формирования калийных солей западной части Верхнепечорского соленосного бассейна // Отечественная геология. 2018. № 2. С. 70–78.
  2. Vishnyakov A. K., Vafina M. S., Ignatovich O. O. Structure and formation conditions of potash salts, western part of verkhnepechorsky salt-bearing basin // Otechestvennaya geologiya (National Geology). 2018. № 2. P. 70–78. (In Russian).
  3. Корсакова Е. С., Ананьина Л. Н., Назаров А. В., Бачурин Б. А., Плотникова Е. Г. Разнообразие бактерий семейства Halomonadaceae района разработок Верхнекамского месторождения солей // Микробиология. 2013. Т. 82. С. 247–250.
  4. Korsakova E. S., Anan’ina L.N., Nazarov A. V., Bachurin B. A., Plotnikova E. G. Diversity of bacteria of the family Halomonadaceae at the mining area of the Verkhnekamsk salt deposit // Microbiology (Moscow). 2013. V. 82. P. 249–252.
  5. Литовский В. В. Мировые минеральные ресурсы: калийные соли Прикамья и фундаментальные проблемы геобиогенеза. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. ун-та путей сообщения, 2008. 162 с.
  6. Litovskiy V. V. World mineral resources: potassium salts of the Prikamye and fundamental problems of geobiogenesis. Yekaterinburg: Publishing house of the Ural State University of Railway Transport, 2008. 162 p. (In Russian).
  7. Плотникова Е. Г., Алтынцева О. В., Демаков В. А., Кошелева И. А., Пунтус И. Ф., Филонов А. Е., Гавриш Е. Ю., Боронин А. М. Бактериальные деструкторы полициклических ароматических углеводородов, выделенных из засоленных почв и донных отложений в районах добычи соли // Микробиология. 2001. T. 70. C. 61–69.
  8. Plotnikova E. G., Altyntseva O. V., Demakov V. A., Kosheleva I. A., Puntus I. F., Filonov A. E., Gavrish E. Yu., Boronin A. M. Bacterial degraders of poly cyclic aromatic hydrocarbons isolated from salt-contaminated soils and bottom sediments in salt mining areas // Microbiology (Moscow). 2001. V. 70. P. 51–58.
  9. Пьянкова А. А., Плотникова Е. Г., Шанина С. Н. Бактериальное сообщество рассолов, извлекаемых при подземном растворении калийно-магниевых солей Якшинского месторождения (Республика Коми) // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2022. Т. 164. кн. 3. С. 457–474.
  10. Pyankova A. A., Plotnikova E. G., Shanina S. N. Bacterial community of the brines extracted during the underground dissolution of potassium-magnesium salts of the Yakshinskoe deposit (Komi Republic, Russia) // Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki. 2022. V. 164. № 3. P. 457–474. (In Russian)
  11. Шанина С. Н., Галамай А. Р., Игнатович О. О., Бурдельная Н. С., Валяева О. В. Органическое вещество соляной толщи южной части Якшинского месторождения калийно-магниевых солей // Геохимия. 2018. T. 56. № 7. С. 693–708.
  12. Shanina S. N., Burdelnaya N. S., Valyaeva O. V., Galamay A. R., Ignatovich O. O. Organic matter of the salt sequence in the southern part of the Yakshinskoe potassium–magnesium salt deposit // Geochem. Int. 2018. V. 56. С. 719–734.
  13. Ястребова О. В., Плотникова Е. Г. Филогенетическое разнообразие бактерий семейства Micrococcaceae, выделенных из биотопов с различным антропогенным воздействием // Вестн. Пермского ун-та. Сер. Биология. 2020. Вып. 4. С. 321–333.
  14. Yastrebova O. V., Plotnikova E. G. Phylogenetic diversity of bacteria of the Micrococcaceae family, isolated from biotopes with different anthropogenic impacts // Bulletin of the Perm University. Series Biology. 2020. Iss. 4. P. 321–333. (In Russian).
  15. Alvarez H. M., Silva R. A., Cesari A. C., Zamit A. L., Peressutti S. R., Reichelt R., Keller U., Malkus U., Rasch C., Maskow T., Mayer F., Steinbüchel A. Physiological and morphological responses of the soil bacterium Rhodococcus opacus strain PD630 to water stress // FEMS Microbiol. Ecol. 2004. V. 50. P. 75–86.
  16. Bursy J., Pierik A. J., Pica N., Bremer E. Osmotically induced synthesis of the compatible solute hydroxyectoine is mediated by an evolutionarily conserved ectoine hydroxylase // J. Biol. Chem. 2007. V. 282. P. 31147–31155.
  17. Cohan F. M. Bacterial species and speciation // Syst. Biol. 2001. V. 50. P. 513‒524.
  18. Fang H., Xu J. B., Nie Y., Wu X. L. Pan-genomic analysis reveals that the evolution of Dietzia species depends on their living habitats // Environ. Microbiol. 2021. V. 23. P. 861–877.
  19. Gharibzahedi S. M.T., Razavi S. H., Mousavi M. Potential applications and emerging trends of species of the genus Dietzia: a review // Ann. Microbiol. 2014. V. 64. P. 421–429.
  20. Goodfellow M., Maldonado L. A. The Families Dietziaceae, Gordoniaceae, Nocardiaceae and Tsukamurellaceae // The Prokaryotes / Eds. Dworkin M., Falkow S., Rosenberg E., Schleifer KH., Stackebrandt E. N.Y.: Springer, 2006. P. 843–889.
  21. Gunde-Cimerman N., Plemenitaš A., Oren A. Strategies of adaptation of microorganisms of the three domains of life to high salt concentrations // FEMS Microbiol. Rev. 2018. V. 42. P. 353–375.
  22. Hagemann M. Coping with high and variable salinity: molecular aspects of compatible solute accumulation // The physiology of microalgae. Developments in applied phycology / Eds. Borowitzka M., Beardall J., Raven J. Cham: Springer, 2016. V. 6. P. 359–372.
  23. Kalscheuer R., Weinrick B., Veeraraghavan U., Besra G. S., Jacobs W. R. Jr. Trehalose-recycling ABC transporter LpqY-SugA-SugB-SugC is essential for virulence of Mycobacterium tuberculosis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. V. 107. P. 21761–21766.
  24. Kanehisa M., Goto S. KEGG: Kyoto encyclopedia of genes and genomes // Nucl. Acids Res. 2000. V. 28. P. 27–30.
  25. LeBlanc J.C., Gonçalves E. R., Mohn W. W. Global response to desiccation stress in the soil actinomycete Rhodococcus jostii RHA1 // Appl. Environ. Microbiol. 2008. V. 74. P. 2627–2636.
  26. Lorente-Leal V., Liandris E. Bezos J., Pérez-Sancho M., Romero B., de Juan L. MALDI-TOF mass spectrometry as a rapid screening alternative for non-tuberculous mycobacterial species identification in the veterinary laboratory // Front. Vet. Sci. 2022. V. 9. P. 827702.
  27. Nesterenko O. A., Nogina T. M., Kasumova S. A., Kvasnikov E. I., Batrakov S. G. Rhodococcus luteus nom. nov. and Rhodococcus maris nom. nov. // Int. J. Syst. Bacteriol. 1982. V. 32. P. 1‒14.
  28. Oren A. Life in Hypersaline Environments // Their world: A diversity of microbial environments. Advances in Environmental Microbiology / Eds. Hurst C. Cham: Springer, 2016. V. 1. P. 301–339.
  29. Pastor J. M., Salvador M., Argandoña M., Bernal V., Reina-Bueno M., Csonka L. N., Iborra J. L., Vargas C., Nieto J. J., Cánovas M. Ectoines in cell stress protection: uses and biotechnological production // Biotechnol. Adv. 2010. V. 8. P. 782.
  30. Rainey S., Klatte S., Kroppenstedt R. M. Dietzia, a newgenus including Dietzia maris comb. nov., formerly Rhodococcus maris // Int. J. Syst. Bacteriol. 1995. V. 45. P. 32–36.
  31. Rodriguez-R L.M., Konstantinidis K. T. The enveomics collection: a toolbox for specialized analyses of microbial genomes and metagenomes // PeerJ Preprints. 2016. V. 4. e1900v1.
  32. Tamura K., Stecher G., Peterson D., Filipski A., Kumar S. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0 // Mol. Biol. Evol. 2013. V. 30. P. 2725–2729.
  33. Tischler D., Niescher S., Kaschabek S. R., Schlömann M. Trehalose phosphate synthases OtsA1 and OtsA2 of Rhodococcus opacus 1CP // FEMS Microbiol. Lett. 2013. V. 342. P. 113–122.
  34. van Beilen J. B., Funhoff E. G. Alkane hydroxylases involved in microbial alkane degradation // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007. V. 74. P. 13‒21.
  35. Ventosa A., Nieto J. J., Oren A. Biology of moderately halophilic aerobic bacteria // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1998. V. 62. P. 504–544.
  36. Waditee-Sirisattha R., Kageyama H., Takabe T. Halophilic microorganism resources and their applications in industrial and environmental biotechnology // AIMS Microbiol. 2016. V. 2. P. 42–54.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображения пробы скважинного рассола, полученные методом растровой электронной микроскопии при 50-кратном (а) и 200-кратном увеличении (б). Длина масштабных меток: 1 мм (а), 200 мкм (б)

Скачать (892KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ИК-спектры фракций пробы скважинного рассола, полученных дифференциальным фильтрованием через фильтры Шотта

Скачать (386KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Выявление микроорганизмов в скважинном рассоле: прямое микроскопирование фиксированного препарата образца скважинного рассола (а); микроскопирование D. maris МХ2 (б); колонии D. maris МХ2 на агаризованной среде ГРМ (в). Длина масштабной метки 5 мкм

Скачать (163KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние различных концентраций NaCl на рост D. maris МХ2. К — культивирование в минеральной солевой среде MCC, содержащей 0.1% NaCl

Скачать (162KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Неукорененные филогенетические деревья, построенные методом максимального правдоподобия по результатам сравнительного анализа: (а) нуклеотидных последовательностей генов gyrB и (б) аминокислотных последовательностей L-эктоинсинтазы штаммов D. maris MX2, D. maris IEGM 44, D. maris p3-SID1051, D. kunjamensis ssp. schimae DSM 45139T, D. kunjamensis DSM 44907T, D. kunjamensis 313, D. lutea YIM 80766T, D. psychralcaliphila ILA-1T, Dietzia sp. oral taxon 368, Dietzia sp. JS16-p6b, D. timorensis ID05-A0528T, Rhodococcus jostii RHA1, Nocardiopsis dassonvillei DSM 43111T, Brevibacterium linens BS258. Цифрами указана статистическая значимость порядка ветвления (в %), определенная с помощью бутстреп-анализа 500 альтернативных деревьев. Масштабная метка — 0.05 замен на одну нуклеотидную позицию

Скачать (688KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах