Новый продуцент боррелидина Streptomyces rochei 3IZ-6 и его перспективы в защите растений
- Авторы: Широких И.Г.1, Боков Н.А.1, Назарова Я.И.1, Широких А.А.1, Гугля Е.Б.2,3, Белозерова О.А.2, Бирюков М.В.4, Марина В.И.4,5, Лукьянов Д.А.4,5, Остерман И.А.4,5, Закалюкина Ю.В.4
-
Учреждения:
- Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого
- Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
- Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
- МГУ им. М.В. Ломоносова
- Сколковский институт науки и технологий
- Выпуск: № 5 (2023)
- Страницы: 603-612
- Раздел: ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
- URL: https://journals.rcsi.science/0032-180X/article/view/138080
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X22601050
- EDN: https://elibrary.ru/IECJXE
- ID: 138080
Цитировать
Аннотация
Почвенные актиномицеты выделяли из верхнего горизонта грумусоли (Vertisols) на западном берегу оз. Кинерет в окрестности г. Тверия (Нижняя Галилея, Израиль). Проверка антибиотической активности 26 природных изолятов рода Streptomyces с использованием высокопроизводительного скрининга на основе двойной репортерной системы позволила выявить актинобактериальный штамм 3IZ-6, обладающий способностью ингибировать синтез белка. Методами полифазной таксономии штамм 3IZ-6 отнесен к виду Streptomyces rochei. Активное вещество S. rochei 3IZ-6 выделяли и очищали при помощи гравитационной обращеннофазовой и высокоэффективной жидкостной хроматографии. С помощью toe-print анализа и данных масс-спектрофотометрии продуцируемый антибиотик идентифицировали как боррелидин. При совместном культивировании на твердых средах штамм 3IZ-6 способен подавлять рост фитопатогенных микроорганизмов: Fusarium solani, F. sambucinum, Botrytis cinerea, а также карантинного объекта Curtobacterium flaccumfaciens. Установлено выраженное фитотоксическое действие культуральной жидкости 3IZ-6 на семена пшеницы мягкой (Tritiсum aestivum L). Штамм Streptomyces rochei 3IZ-6 может найти применение в биотехнологии как продуцент боррелидина – ценного природного соединения с широким спектром антибиотического действия, в частности, как агент биоконтроля для защиты сельскохозяйственных растений от фитопатогенов и сорняков.
Ключевые слова
Об авторах
И. Г. Широких
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 610007, Киров, ул. Ленина, 166а
Н. А. Боков
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 610007, Киров, ул. Ленина, 166а
Я. И. Назарова
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 610007, Киров, ул. Ленина, 166а
А. А. Широких
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 610007, Киров, ул. Ленина, 166а
Е. Б. Гугля
Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, 1
О. А. Белозерова
Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10
М. В. Бирюков
МГУ им. М.В. Ломоносова
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1
В. И. Марина
МГУ им. М.В. Ломоносова; Сколковский институт науки и технологий
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1; Россия, 121205, Москва, Большой бульвар, 30, стр. 1
Д. А. Лукьянов
МГУ им. М.В. Ломоносова; Сколковский институт науки и технологий
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1; Россия, 121205, Москва, Большой бульвар, 30, стр. 1
И. А. Остерман
МГУ им. М.В. Ломоносова; Сколковский институт науки и технологий
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1; Россия, 121205, Москва, Большой бульвар, 30, стр. 1
Ю. В. Закалюкина
МГУ им. М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: juline@soil.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1
Список литературы
- Гаузе Г.Ф., Преображенская Т.П., Свешникова М.А., Терехова Л.П., Максимова Т.С. Определитель актиномицетов: роды Streptomyces, Streptoverticillium, Chainia. М.: Наука, 1983. 248 с.
- Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М. Экология актиномицетов. М.: ГЕОС, 2001. 256 с.
- Кожевникова И.А., Швейкина В.И. Моделирование колебаний уровня озера Кинерет // Водные ресурсы. 2014. Т. 41. № 6. С. 565–572.
- Озиранский Ю.С., Кольмакова Е.Г., Марголина И.Л. Интегрированное управление ограниченными водными ресурсами в целях устойчивого водообеспечения аридных регионов (опыт государства Израиль // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20. № 4(61). С. 57–65.
- Станчева Й. Атлас болезней сельскохозяйственных культур. София-М.: Пенсофт, 2005. 175 с.
- Шапиро М.Б. Почвы Израиля // Почвоведение. 2006. № 11. С. 1300–1307.
- Alferova V.A., Maviza T.P., Biryukov M.V., Zakalyukina Y.V., Lukianov D.A., Skvortsov D.A., Osterman I.A. Biological evaluation and spectral characterization of a novel tetracenomycin X congener // Biochimie. 2022. V. 192. P. 63–71. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2021.09.014
- Atlas R.M. Handbook of microbiological media. CRC Press, 2004. 2056 р.
- Baranova A.A., Chistov A.A., Tyurin A.P., Prokhorenko I.A., Korshun V.A., Biryukov M.V., Zakalyukina Y.V. Chemical ecology of streptomyces albidoflavus strain a10 associated with carpenter ant camponotus vagus // Microorganisms. 2020. V. 8. № 12. P. 1948.
- Belimov A.A., Dietz K.-J. Effect of associative bacteria on element composition of barley seedlings grown in solution culture at toxic cadmium concentrations // Microbiol. Res. 2000. V. 155. № 2. P. 113–121. https://doi.org/10.1016/S0944-5013(00)80046-4
- Berger J., Jampolsky L.M., Goldberg M.W. Borrelidin, a new antibiotic with antiborrelia activity and penicillin enhancement properties // Arch. Biochem. 1949. V. 22. № 3. P. 476–478.
- Bergey’s Manual of systematic bacteriology. V. 5. The Actinobacteria. Part A. / Eds. M. Goodfellow et al. N.Y.: Springer, 2012. 2083 p.
- Cao Z., Khodakaramian G., Arakawa K., Kinashi H. Isolation of borrelidin as a phytotoxic compound from a potato pathogenic Streptomyces strain // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2012. V. 76. № 2. P. 353–357. https://doi.org/10.1271/bbb.110799
- Chen Y.-Y., Chen P.-C., Tsay T.-T. The biocontrol efficacy and antibiotic activity of Streptomyces plicatus on the oomycete Phytophthora capsici // Biol. Control. 2016. V. 98. C. 34–42. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2016.02.011.
- Gao Y.-M., Gao Y.M., Wang X.J., Zhang J., Li M., Liu C.X., An J., Xiang W. S. Borrelidin, a potent antifungal agent: insight into the antifungal mechanism against Phytophthora sojae // J. Agric. Food Chem. 2012. V. № 39. P. 9874–9881. https://doi.org/10.1021/jf302857x
- Habibi D., Ogloff N., Jalili R. B., Yost A., Weng A.P., Ghahar, A., Ong C.J. Borrelidin, a small molecule nitrile-containing macrolide inhibitor of threonyl-tRNA synthetase, is a potent inducer of apoptosis in acute lymphoblastic leukemia // Invest New Drugs. 2012. V. 30. № 4. P. 1361–1370. https://doi.org/10.1007/s10637-011-9700-y
- Hamed A., Abdel-Razek A.S., Frese M., Wibberg D., El-Haddad A.F., Ibrahim T.M., Kalinowski J. et al. N-Acetylborrelidin B: a new bioactive metabolite from Streptomyces mutabilis sp. MII // Z Naturforsch C. 2018. V. 73. № 1–2. P. 49–57. https://doi.org/10.1515/znc-2017-0140
- Hazan N., Stein M., Agnon A., Marco S., Nadel D., Negendank J. F., Neev D. The late Quaternary limnological history of Lake Kinneret (Sea of Galilee), Israel // Quat. Res. 2005. V. 63. № 1. P. 60–77. https://doi.org/10.1016/j.yqres.2004.09.004
- Li M., Zhang J., Liu C., Fang B., Wang X., Xiang W. Identification of borrelidin binding site on threonyl-tRNA synthetase // BBRC. 2014. V. 451. № 4. P. 485–490. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2014.07.100
- Lumb M., Macey P.E., Spyvee J., Whitmarsh J.M., Wright R.D. Isolation of Vivomycin and Borrelidin, Two Antibiotics with Anti-Viral Activity, from a Species of Streptomyces (C2989) // Nature. 1965. V. 206. № 4981. P. 263–265. https://doi.org/10.1038/206263a0
- Olano C., Moss S J., Braña A.F., Sheridan R.M., Math V., Weston A.J., Salas J.A. Biosynthesis of the angiogenesis inhibitor borrelidin by Streptomyces parvulus Tü4055: insights into nitrile formation† // Mol. Microbiol. 2004. V. 52. № 6. P. 1745–1756. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2004.04090.x
- Orelle C., Carlson S., Kaushal B., Almutairi M.M., Liu H., Ochabowicz A., Mankin A.S. Tools for characterizing bacterial protein synthesis inhibitors // Antimicrob. Agents Chemother. 2013. V. 57. № 12. P. 5994–6004. http://aac.asm.org/content/57/12/5994
- Osterman I.A., Komarova E.S., Shiryaev D.I., Korniltsev I.A., Khven I.M., Lukyanov D.A., Dontsova O.A. Sorting Out Antibiotics’ Mechanisms of Action: a Double Fluorescent Protein Reporter for High-Throughput Screening of Ribosome and DNA Biosynthesis Inhibitors // Antimicrob. Agents Chemother. 2016. V. 60. № 12. P. 7481–7489. https://doi.org/10.1128/AAC.02117-16
- Otoguro K., Ui H., Ishiyama A., Kobayashi M., Togashi H., Takahashi Y., Masuma R. et al. In Vitro and in Vivo Antimalarial Activities of a Non-glycosidic 18-Membered Macrolide Antibiotic, Borrelidin, against Drug-resistant Strains of Plasmodia // J. Antibiot. 2003. V. 56. № 8. P. 727–729. https://doi.org/10.7164/antibiotics.56.727
- Rai R.V., Bai J.A. Natural Products from Actinomycetes: Diversity, Ecology and Drug Discovery. Mysore, Karnataka, India, 2022. 512 p. https://doi.org/10.1007/978-981-16-6132-7
- Shiriaev D.I., Sofronova A.A., Berdnikovich E.A., Lukianov D.A., Komarova E.S., Marina V.I., Dontsova O.A. Nybomycin inhibits both fluoroquinolone-sensitive and fluoroquinolone-resistant Escherichia coli DNA gyrase // Antimicrob. Agents Chemother. 2021. V. 65 № 5. P. e00777-20. https://doi.org/10.1128/AAC.00777-20
- Shirling E.B., Gottlieb D. Methods for characterization of Streptomyces species // Int. J. Syst. Bact. 1966. V. 16. № 3. P. 313–340.
- Singer A. The Soils of Israel. Berlin, Heidelberg: Springer, 2007. 306 p.https://doi.org/10.1007/978-3-540-71734-8
- Sun J., Shao J., Sun C., Song Y., Li Q., Lu L., Ju J. Borrelidins F–I, cytotoxic and cell migration inhibiting agents from mangrove-derived Streptomyces rochei SCSIO ZJ89 // Bioorg. Med. Chem. 2018. V. 26 № 8. P. 1488–1494. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2018.01.010
- Volynkina I.A., Zakalyukina Y.V., Alferova V.A., Belik A.R., Yagoda D.K., Nikandrova A.A., Buyuklyan Y.A. et al. Mechanism-Based Approach to New Antibiotic Producers Screening among Actinomycetes in the Course of the Citizen Science Project // Antibiotics. 2022. V. 9. № 11. P. 1198. https://doi.org/10.20944/preprints202208.0132.v1
- Yu M., Li Y., Banakar S. P., Liu L., Shao C., Li Z., Wang C. New metabolites from the co-culture of marine-derived actinomycete Streptomyces rochei MB037 and fungus Rhinocladiella similis 35 // Front. Microbiol. 2019. V. 10. P. 915. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00915
- Zakalyukina Y.V., Osterman I.A., Wolf J., Neumann-Schaal M., Nouioui I., Biryukov M.V. Amycolatopsis camponoti sp. nov., new tetracenomycin-producing actinomycete isolated from carpenter ant Camponotus vagus // Antonie van Leeuwenhoek. 2022. V. 115. № 4. P. 533–544. https://doi.org/10.1007/s10482-022-01716-w
- Zakalyukina Y.V., Zaytsev A.R., Biryukov M.V. Study of Cellulose-Destroying Activity of Actinobacteria Associated with Ants // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2021. V. 76. № 1. P. 20-27. https://doi.org/10.3103/S0096392521010065
- European Soil Data Centre [Электронный ресурс]. URL: https://esdac.jrc.ec.europa.eu/images/Eudasm/Asia/ images/maps/download/IL3002_SO.jpg
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)