Biopolym. Cell. 2016; 32(1):41-48.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.00090B
Геноміка, транскриптоміка та протеоміка
Протигрибкова активність та експресія генів ліпопептидних антибіотиків у штамів бактерій роду Bacillus
1Грабова Г. Ю., 1Драговоз І. В., 1Зелена Л. Б., 2Ткачук Д. М., 1Авдєєва Л. В.
  1. Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України
    вул. Академіка Заболотного, 154, Київ, Україна, 03680
  2. Навчально-науковий центр «Інститут біології»
    Київського національного університету імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська, 64/13, Київ, Україна, 01601

Abstract

Мета. Дослідити протигрибкову активність та експресію генів ліпопептідних антибіотиків у штамів бактерій роду Bacillus. Методи. Метод відстроченого антагонізму, PCR, qRT-PCR, MALDI-TOF мас-спектрометрія. Результати. З п'яти досліджених штамів найбільшу протигрибкову активністю показали штами Bacillus sp. С6 і Lg37s. Визначено, що у всіх штамів відбувається експресія генів ліпопептідних антибіотиків сімейства фенгіцінов. Для штамів Bacillus sp. С6 і Lg37s показана експресія гену синтезу ціклоліпопептіда ітуріна, найбільш активно експресуються гени фенгіцінового оперона у штаму Bacillus sp. С 6, найменш – у Bacillus sp. С 10. За допомогою MALDI-TOF масспектрометрії виявлено наявність фенгіцінов в безклітинній культуральній рідини штаму Bacillus sp. С6. Висновки. Прямої залежності між рівнем протигрибкової активності і експресією фенгіцінсінтетаз не виявлено. Більш високий рівень антагонізму, виявлений у двох штамів бацил, ймовірно, пов'язаний з експресією генів та подальшим синтезом фенгіціну та ітуріну
Keywords: бактерії роду Bacillus, протигрибкова активність, MALDI-TOF, ліпопептідні антибіотики
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Cazorla FM, Romero D, Pérez-García A, Lugtenberg BJ, Vicente Ad, Bloemberg G. Isolation and characterization of antagonistic Bacillus subtilis strains from the avocado rhizoplane displaying biocontrol activity. J Appl Microbiol. 2007;103(5):1950–9.
[2] Ostrikova MYa, Konstantinov AV, Balandina IM. Influence rhizosphere microorganisms, with nitrogen fixing and phosphate-ability, on the growth and development of pine seedlings. Trudy Bel Gos Tekh Univ. 2014; 1(165):159–62.
[3] Ongena M, Jacques P. Bacillus lipopeptides: versatile weapons for plant disease biocontrol. Trends Microbiol. 2008;16(3):115-25.
[4] Vater J, Kablitz B, Wilde C, Franke P, Mehta N, Cameotra SS. Matrix-assisted laser desorption ionization--time of flight mass spectrometry of lipopeptide biosurfactants in whole cells and culture filtrates of Bacillus subtilis C-1 isolated from petroleum sludge. Appl Environ Microbiol. 2002;68(12):6210-9.
[5] Tao Y, Bie XM, Lv FX, Zhao HZ, Lu ZX. Antifungal activity and mechanism of fengycin in the presence and absence of commercial surfactin against Rhizopus stolonifer. J Microbiol. 2011;49(1):146-50.
[6] Koumoutsi A, Chen XH, Henne A, Liesegang H, Hitzeroth G, Franke P, Vater J, Borriss R. Structural and functional characterization of gene clusters directing nonribosomal synthesis of bioactive cyclic lipopeptides in Bacillus amyloliquefaciens strain FZB42. J Bacteriol. 2004;186(4):1084-96.
[7] Peypoux F, Bonmatin JM, Wallach J. Recent trends in the biochemistry of surfactin. Appl Microbiol Biotechnol. 1999;51(5):553-63.
[8] Maget-Dana R, Thimon L, Peypoux F, Ptak M. Surfactin/iturin A interactions may explain the synergistic effect of surfactin on the biological properties of iturin A. Biochimie. 1992;74(12):1047-51.
[9] Grabova AY, Dragovoz IV, Kruchkova LA, Pasichnik LA, Avdeeva LV. [Bacillus strains's screening--active antagonists of bacterial and fungal phytopathogens]. Mikrobiol Z. 2015;77(6):47-54.
[10] Burova YA, Ibragimova SA, Revin VV. Production a bacterial suspension Pseudomonas aureofaciens 2006 on molasses medium and study of its several properties. Vestn Orenburg Gos Univ. 2012;146(10):61–5.
[11] Nechypurenko O, Kharhota M, Avdeeva L. Safety of carotene-producing strains Bacillus sp. 1.1 and B. amyloliquefaciens UCM B-5113 for homoiothermal animals. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Series: Biology. 2014;68(3):21–4.
[12] McKeen CD, Reilly CC, Pusey PL. Production and partial characterization of antifungal substances antagonistic to Monilinia fructicola from Bacillus subtilis. Phytopatology.1986;76(2):136–9.
[13] Malfanova N, Kamilova F, Validov S, Shcherbakov A, Chebotar V, Tikhonovich I, Lugtenberg B. Characterization of Bacillus subtilis HC8, a novel plant-beneficial endophytic strain from giant hogweed. Microb Biotechnol. 2011;4(4):523-32.
[14] Dragovoz IV, Leonova NO, Zelena LB, Rebriyev AV, Avdeeva LV. Identification of Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum IMV B-7404 strain exometabolites with antifungal activity. Dopov Nac Akad Nauk Ukr.2015;(7):129–35.
[15] Hsieh FC, Lin TC, Meng M, Kao SS. Comparing methods for identifying Bacillus strains capable of producing the antifungal lipopeptide iturin A. Curr Microbiol. 2008;56(1):1-5.
[16] Zelena L, Gretsky I, Gromozova E. Influence of ultrahigh frequency irradiation on Photobacterium phosphoreum luxB gene expression. Cent Eur J Biol. 2014;9(10):1004–10.
[17] Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 2001;25(4):402-8.
[18] Hofemeister J, Conrad B, Adler B, Hofemeister B, Feesche J, Kucheryava N, Steinborn G, Franke P, Grammel N, Zwintscher A, Leenders F, Hitzeroth G, Vater J. Genetic analysis of the biosynthesis of non-ribosomal peptide- and polyketide-like antibiotics, iron uptake and biofilm formation by Bacillus subtilis A1/3. Mol Genet Genomics. 2004;272(4):363-78.
[19] Vanittanakom N, Loeffler W, Koch U, Jung G. Fengycin--a novel antifungal lipopeptide antibiotic produced by Bacillus subtilis F-29-3. J Antibiot (Tokyo). 1986;39(7):888-901.
[20] Lin TP, Chen CL, Chang LK, Tschen JS, Liu ST. Functional and transcriptional analyses of a fengycin synthetase gene, fenC, from Bacillus subtilis. J Bacteriol. 1999;181(16):5060-7.
[21] Ramarathnam R, Bo S, Chen Y, Fernando WG, Xuewen G, de Kievit T. Molecular and biochemical detection of fengycin- and bacillomycin D-producing Bacillus spp., antagonistic to fungal pathogens of canola and wheat. Can J Microbiol. 2007;53(7):901-11.
[22] Wu CY, Chen CL, Lee YH, Cheng YC, Wu YC, Shu HY, Götz F, Liu ST. Nonribosomal synthesis of fengycin on an enzyme complex formed by fengycin synthetases. J Biol Chem. 2007;282(8):5608-16.
[23] Athukorala SN, Fernando WG, Rashid KY. Identification of antifungal antibiotics of Bacillus species isolated from different microhabitats using polymerase chain reaction and MALDI-TOF mass spectrometry. Can J Microbiol. 2009;55(9):1021-32.
[24] Stein T. Whole-cell matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry for rapid identification of bacteriocin/lantibiotic-producing bacteria. Rapid Commun Mass Spectrom. 2008;22(8):1146-52.
[25] Pabel CT, Vater J, Wilde C, Franke P, Hofemeister J, Adler B, Bringmann G, Hacker J, Hentschel U. Antimicrobial activities and matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry of Bacillus isolates from the marine sponge Aplysina aerophoba. Mar Biotechnol (NY). 2003;5(5):424-34.
[26] Madonna AJ, Voorhees KJ, Taranenko NI, Laiko VV, Doroshenko VM. Detection of cyclic lipopeptide biomarkers from Bacillus species using atmospheric pressure matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry. Anal Chem. 2003;75(7):1628-37.
[27] Wei YH, Wang LC, Chen WC, Chen SY. Production and characterization of fengycin by indigenous Bacillus subtilis F29-3 originating from a potato farm. Int J Mol Sci. 2010;11(11):4526-38.