Оценка биобезопасности природных штаммов Bacillus spp., обладающих ценными биотехнологическими свойствами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Современной тенденцией развития сельского хозяйства является его экологизация за счет использования микроорганизмов, обладающих комплексом полезных свойств (антагонистическая активность, продукция ферментов и пр.). Важным критерием отбора для включения микробов в состав биопрепаратов является их безопасность.

Цель. Настоящее исследование направлено на изучение безопасности природных штаммов Bacillus spp., обладающих ценными биотехнологическими свойствами.

Материалы и методы. Объектами исследования были 10 штаммов бацилл из коллекции Инжинирингового центра «Промбиотех» АлтГУ. Для штаммов определены: способность к продукции ферментов патогенности классическими микробиологическими методами (гемолитическая, фосфатазная, лецитиназная и рибонуклеазная активности), профиль генов синтеза энтеротоксинов и цереулидсинтетазы рвотного токсина (cytK, hblC, entFM, nheA, ces) с помощью тест-системы ПЦР-РВ, а также проведена оценка токсичности изучаемых штаммов бацилл на мышиной модели.

Результаты. Все изучаемые штаммы Bacillus spp. проявили как минимум одну энзиматическую активность (РНК-азную). Для видов B. pumilus, B. toyonensis и штамма B. licheniformis 6 выявили 3 положительных ферментативных теста из 4 (кроме лецитиназы). По данным ПЦР–РВ для всех исследуемых штаммов по пяти генам токсинов был получен отрицательный результат. Это подтвердилось в исследованиях in vivo, так как у подопытных мышей от действия супернатантов всех исследуемых штаммов Bacillus spp. не зафиксировали острый токсический эффект.

Заключение. Исследованные штаммы рода Bacillus не относятся к потенциальным возбудителям пищевых токсикоинфекций человека и животных, так как не продуцируют энтеротоксины и цереулид, а также не проявляют токсических свойств на мышиной модели.

Об авторах

Алёна Николаевна Иркитова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: elen171987@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2664-1995

к.б.н., доцент, директор ИЦ «Промбиотех»

 

Россия, проспект Ленина, 61, г. Барнаул, 656049, Алтайский край

Дина Евгеньевна Дудник

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный университет»

Email: dudnik-dina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2086-8144

младший научный сотрудник

 

Россия, проспект Ленина, 61, г. Барнаул, 656049, Алтайский край

Ангелина Владимировна Малкова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный университет»

Email: gelishka96@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4053-036X

к.б.н, научный сотрудник

 

Россия, проспект Ленина, 61, г. Барнаул, 656049, Алтайский край

Ксения Вальерьевна Хлопова

Федеральное бюджетное учреждение науки «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии»

Email: xlopova.12@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7611-3608

младший научный сотрудник

 

Россия, Территория «Квартал А», 24, п. Оболенск, г. Серпухов, 142279, Московская область

Список литературы

  1. Бороздина, И.Б. (2011). Сравнительная характеристика бактерий рода Bacillus семейства Берёзовые (Betulacaea) при культивировании на искусственных питательных средах. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 2, 43-48. EDN: https://elibrary.ru/ncxvir
  2. Сульдина, Е.В., Феоктистова, Н.А., Богданов, И.И. & Молофеева, Н.И. (2021). Выявление генов ферментов у бактерий вида Bacillus subtilis методом REALTIME PCR. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, 4(56), 61-65. https://doi.org/10.18286/1816-4501-2021-4-61-65 EDN: https://elibrary.ru/rzcvqv
  3. ГОСТ 33216-2014. Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за лабораторными грызунами и кроликами. М.: Стандартинформ, 2016. 17 с.
  4. Журавлёв, П.В., Алешня, В.В. & Панасовец, О.П. (2018). Ферменты патогенности у бактерий, выделенных из воды открытых водоёмов. Здоровье населения и среда обитания, 1(298), 11-14. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2018-298-1-11-14 EDN: https://elibrary.ru/ytzsrt
  5. Иванова, А.Ю., Полосенко, О.В. & Шепелин, А.П. (2022). Разработка и оценка качества отечественной питательной среды для идентификации Bacillus cereus и Bacillus subtilis. Бактериология, 7(1), 18-24. https://doi.org/10.20953/2500-1027-2022-1-18-24 EDN: https://elibrary.ru/sxlbdp
  6. Хайруллин, Р.М., Бурханова, Г.Ф., Сорокань, А.В., Сарварова, Е.Р., Веселова, С.В., Черепанова, Е.А., Вологин, С.Г., Замалиева, Ф.Ф. & Максимов, И.В. (2019). К механизмам антивирусной активности бактерий рода Bacillus subtilis на растениях картофеля. Теоретическая и прикладная экология, 4, 130-135. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-4-130-135 EDN: https://elibrary.ru/bmhxvq
  7. Маринин, Л.И., Дятлов, И.А. & Мокриевич, А.Н. (2021). Методы изучения биологических и молекулярно-генетических свойств возбудителя сибирской язвы. М.: Издательство «Династия», 240 с. ISBN: 978-5-98125-122-1 EDN: https://elibrary.ru/lbrswq
  8. Набор олигодезоксирибонуклеотидных праймеров и флуоресцентно-меченых зондов для индикации цереулида и диарейных энтеротоксинов Bacillus cereus complex с помощью ПЦР-РВ. Патентная заявка № 2024121115.
  9. Шеина, Н.И., Буданова, Е.В., Мялина, Л.И., Сазонова, Л.П. & Колесникова, В.В. (2018). Новые сведения о токсичности и опасности химических и биологических веществ. Микроорганизм Bacillus thuringiensis ssp. toumanoffi 25. Токсикологический вестник, 1, 135-137. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2018-1-35-37 EDN: https://elibrary.ru/yrshqg
  10. Байдалинов, А.И., Шемшура, О.Н., Исмаилова, Э.Т., Джакибаева, Г.Т., Тлеубекова, Д.А., Баймаханова, Г.Б. & Кенжеев, Ш.Т. (2022). Оценка биобезопасности штамма Bacillus amyloliquefaciens МВ40, перспективного в качестве основы биопрепарата против бактериального ожога плодовых культур. Микробиология және вирусология, 4(35), 38-47. https://doi.org/10.53729/MV-AS.2021.04.03 EDN: https://elibrary.ru/xdjpms
  11. Ильинская, О.Н., Сокуренко, Ю.В., Ульянова, В.В., Вершинина, В.И., Зеленихин, П.В., Колпаков, А.И., Медведева, Е.С., Баранова, Н.Б., Давыдова, М.Н., Музыкантов, А.А. & Чернова, О.А., Чернов, В.М. (2014). Рибонуклеолитическая активность микоплазм. Микробиология, 83(3), 320-327. https://doi.org/10.7868/S0026365614030070 EDN: https://elibrary.ru/sbvwwf
  12. Файрушин, Р.Н., Ганиева, Р.Ф. & Шарипов, А.Р. (2022). Оценка общей токсичности пробиотика Витафорт на лабораторных животных и его иммунного действия на организм телят. В: Сборник научных трудов двенадцатой международной межвузовской конференции по клинической ветеринарии в формате partners. Москва, 463-468. EDN: https://elibrary.ru/htfayl
  13. Феоктистова, Н.А., Васильев, Д.А. & Климушкин, Е.И. (2015). Подбор перспективного производственного штамма Bacillus anthracis для конструирования фагового биопрепарата. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, 3(31), 69-75. https://doi.org/10.18286/1816-4501-2015-3-69-75 EDN: https://elibrary.ru/umibbh
  14. Шеина, Н.И. (2012). Критерии оценки биобезопасности микроорганизмов, используемых в биотехнологической промышленности. Вестник Оренбургского государственного университета, 6(142), 165-169. EDN: https://elibrary.ru/pdqwfn
  15. Балабанова, Л.А., Сейткалиева, А.В., Сон, О.М. & Текутьева, Л.А. (2023). Щелочные фосфатазы: распространение в природе и биологические функции. Чебоксары: Среда, 144 с. https://doi.org/10.31483/a-10570 ISBN: 978-5-907688-94-0 EDN: https://elibrary.ru/cwswcz
  16. Abdulateef, S.A., Owaif, H.A.A. & Hussein, M.H. (2023). Importance of Virulence Factors in Bacterial Pathogenicity: A Review. International Journal of Medical Science and Clinical Research Studies, 3, 765-769. https://doi.org/10.47191/ijmscrs/v3-i4-35 EDN: https://elibrary.ru/anbklb
  17. Yoo, J.G., Chang, J.-H., Kim, S., Ji, J.-Y., Hong, S.-W. & Park, B.-Y., Oh, M.-H. (2014). Analysis of emetic toxin production by Bacillus species using cellular cytotoxicity, molecular, and chromatographic assays. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 19, 978-983. https://doi.org/10.1007/s12257-014-0574-7 EDN: https://elibrary.ru/xbjteb
  18. Animals in science. EU actions for the protection of animals used for scientific purposes. [Электронный ресурс]. URL: https://environment.ec.europa.eu/topics/chemicals/animals-science_en
  19. Tuipulotu, D.E., Mathur, A., Ngo, C. & Man, S.M. (2021). Bacillus cereus: Epidemiology, Virulence Factors, and Host-Pathogen Interactions. Trends in Microbiology, 29, 458-471. https://doi.org/10.1016/j.tim.2020.09.003 EDN: https://elibrary.ru/azuevz
  20. Baindara, P. & Aslam, B. (2023). Editorial: Bacillus spp. - Transmission, pathogenesis, host-pathogen interaction, prevention and treatment. Frontiers in Microbiology, 14. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1307723 EDN: https://elibrary.ru/oxhdcx
  21. Sheina, N.I., Budanova, E.V., Pivovarov, Y. & Sazonova, L. (2017). Biosafety Assessment of Microbial Strains Used in Biotechnology According to Their Taxonomy. International Journal of Biomedicine, 7, 51-56. https://doi.org/10.21103/Article7(1)_OA6 EDN: https://elibrary.ru/yginip
  22. Liu, J., Fang, C., Jiang, Y. & Yan, R. (2009). Characterization of a Hemolysin Gene ytjA from Bacillus subtilis. Current Microbiology, 58(6), 642-647. https://doi.org/10.1007/s00284-009-9383-1 EDN: https://elibrary.ru/xwzkzn
  23. Ehling-Schulz, M., Lereclus, D. & Koehler, T.M. (2019). The Bacillus cereus group: Bacillus species with pathogenic potential. Microbiology Spectrum, 7(3). https://doi.org/10.1128/microbiolspec.gpp3-0032-2018 EDN: https://elibrary.ru/kvmmgq
  24. Abdulmawjood, A., Herrmann, J., Riede, S., Jimenez, G., Becker, A. & Breves, G. (2019). Evaluation of enterotoxin gene expression and enterotoxin production capacity of the probiotic strain Bacillus toyonensis BCT-7112T. PLoS One, 14, 1-15. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214536
  25. Bamba, T., Aoki, R., Hori, Y., Ishikawa, S., Yoshida, K.I., Taoka, N., Kobayashi, S., Yasueda, H., Kondo, A. & Hasunuma, T. (2024). High-throughput evaluation of hemolytic activity through precise measurement of colony and hemolytic zone sizes of engineered Bacillus subtilis on blood agar. Biology Methods and Protocols, 9. https://doi.org/10.1093/biomethods/bpae044 EDN: https://elibrary.ru/wudxjv
  26. Halder, D., Mandal, M., Chatterjee, S.S., Pal, N.K. & Mandal, S. (2017). Indigenous Probiotic Lactobacillus Isolates Presenting Antibiotic like Activity against Human Pathogenic Bacteria. Biomedicines, 5. https://doi.org/10.3390/biomedicines5020031
  27. Kuban-Jankowska, A., Kostrzewa, T. & Gorska-Ponikowska, M. (2022). Bacterial Protein Tyrosine Phosphatases as Possible Targets for Antimicrobial Therapies in Response to Antibiotic Resistance. Antioxidants (Basel), 11(12). https://doi.org/10.3390/antiox11122397 EDN: https://elibrary.ru/pliksr
  28. Rolny, I.S., Ivanna, S.R., Minnaard, J., Racedo, S.M. & Perez, P.F. (2014). Mouse model of gastrointestinal Bacillus cereus infection. Journal of Medical Microbiology, 63, 1741-1749. https://doi.org/10.1099/jmm.0.079939-0
  29. Microbiological agents as notified to EFSA. [Электронный ресурс]. URL: https://zenodo.org/records/12793271
  30. Caulier, S., Nannan, C., Gillis, A., Licciardi, F., Bragard, F. & Mahillon, J. (2019). Overview of the Antimicrobial Compounds Produced by Members of the Bacillus subtilis Group. Frontiers in Microbiology, 10. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00302 EDN: https://elibrary.ru/zyggwt
  31. Phelps, R.J. & McKillip, J.L. (2002). Enterotoxin Production in Natural Isolates of Bacillaceae outside the Bacillus cereus Group. Applied and Environmental Microbiology, 68(6), 3147-3151. https://doi.org/10.1128/AEM.68.6.3147-3151.2002
  32. Roca, A., Cabeo, M., Enguidanos, C., Martínez-Checa, F., Sampedro, I. & Llamas, I. (2024). Potential of the quorum‐quenching and plant‐growth promoting halotolerant Bacillus toyonensis AA1EC1 as biocontrol agent. Microbial Biotechnology, 17. https://doi.org/10.1111/1751-7915.14420 EDN: https://elibrary.ru/nibfbm
  33. Qualified presumption of safety (QPS). [Электронный ресурс]. URL: https://www.efsa.europa.eu/en/topics/topic/qualified-presumption-safety-qps
  34. Kim, S.-H., Yehuala, G.A., Bang, W.Y., Yang, J., Jung, Y.H. & Park, M.-K. (2022). Safety Evaluation of Bacillus subtilis IDCC1101, Newly Isolated from Cheonggukjang, for Industrial Applications. Microorganisms, 10. https://doi.org/10.3390/microorganisms10122494 EDN: https://elibrary.ru/fsdvwb
  35. Sharaf, E.F., El-Sayed, W.S. & Abosaif, R.M. (2018). Lecithinase-producing bacteria in commercial and home-made foods: Evaluation of toxic properties and identification of potent producers. Journal of Taibah University for Science, 8, 207-215. https://doi.org/10.1016/j.jtusci.2014.03.006
  36. Soni, J., Sinha, S. & Pandey, R. (2024). Understanding bacterial pathogenicity: a closer look at the journey of harmful microbes. Frontiers in Microbiology, 15. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1370818 EDN: https://elibrary.ru/rqmuxt
  37. Jeżewska-Frąckowiak, J., Seroczyńska, K., Banaszczyk, J., Jedrzejczak, G., Żylicz-Stachula, A. & Skowron, P.M. (2018). The promises and risks of probiotic Bacillus species. Acta biochimica Polonica, 65, 509-519. https://doi.org/10.18388/abp.2018_2652 EDN: https://elibrary.ru/upxvcn

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».