Изыскание продуцентов антибиотиков среди актиномицетов, выделенных из солёного озера Большой Тамбукан (Северный Кавказ)

Актуальность. Распространение антибиотикорезистентности среди патогенных микроорганизмов является общемировой проблемой. Одним из её решений является изыскание новых эффективных природных антибиотиков. Цель. Для поиска продуцентов таких антибиотиков нами проводится выделение и анализ микроорганизмов — потенциальных продуцентов антибиотиков из природных источников с экстремальными параметрами среды, ранее не исследованных в этом плане. Описано 20 изолятов актиномицетов, выделенных из литорали солёного озера Большой Тамбукан. Материал и методы. Идентификацию актиномицетов проводили по культурально-морфологическим признакам и по анализу гена 16S рРНК. Антимикробную активность определяли в погружённой культуре, полученной на восьми средах различного состава. В качестве тест-штаммов использовали 13 коллекционных микроорганизмов, в том числе бактерии с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ), и 10 клинических изолятов Klebsiella pneumoniae (МЛУ). Результаты. Из 20 штаммов 19 проявили антимикробные свойства, что составляет высокий процент потенциальных продуцентов антибиотиков (95%). В тех случаях, когда было выделено несколько штаммов одного вида (по 2–3 штамма), отмечено внутривидовое различие антимикробных спектров у Micromonospora palomenae, Streptomyces badius, S. rubiginosohelvolus и S. vastus, которое способствует конкурентоспособности и выживаемости популяции в целом. Перспективными объектами для химического исследования являются виды M. palomenae и S. xinghaiensis, у которых ранее антибиотики не были описаны. Особый интерес представляют S. xinghaiensis ИНА 01375 и S. rubiginosohelvolus ИНА 01402, в связи с их активностью в отношении клинических изолятов K. pneumoniae с множественной лекарственной устойчивостью. Заключение. Актиномицетная флора озера Тамбукан перспективна для поиска продуцентов антибиотиков, преодолевающих резистентность патогенов.

1. WHO fungal priority pathogens list to guide research, development and public health action. Geneva: World Health Organization; 2022.

2. WHO Bacterial Priority Pathogens List, 2024: bacterial pathogens of public health importance to guide research, development and strategies to prevent and control antimicrobial resistance. Geneva: World Health Organization; 2024.

3. Ефименко Т. А., Терехова Л. П., Ефременкова О. В. Современное состояние проблемы антибиотикорезистентности патогенных бактерий. Антибиотики и химиотер. 2019; 64 (5–6): 64–68. doi: https://doi.org/10.24411/0235-2990-2019-100033.

4. Bérdy J. Bioactive microbial metabolites. J Antibiot (Tokyo). 2005; 58 (1): 1–26. doi: 10.1038/ja.2005.1.

5. Bérdy J. Thoughts and facts about antibiotics: where we are now and where we are heading. J Antibiot (Tokyo). 2012; 65 (8): 385–395. doi: 10.1038/ja.2012.27.

6. Jakubiec-Krzesniak K., Rajnisz-Mateusiak A., Guspiel A., Ziemska J., Solecka J. Secondary metabolites of actinomycetes and their antibacterial, antifungal and antiviral properties. Pol J Microbiol. 2018; 67 (3): 259–272. doi: 10.21307/pjm-2018-048.

7. Donald L., Pipite A., Subramani R., Owen J., Keyzers R. A., Taufa T. Streptomyces: still the biggest producer of new natural secondary metabolites, a current perspective. Microbiol Res. 2022; 13 (3): 418–465. doi: 10.3390/microbiolres13030031

8. Butler M., Blaskovich M., Cooper M. Antibiotics in the clinical pipeline at the end of 2015. J Antibiot (Tokyo). 2017; 70 (1): 3–24. doi: 10.1038/ja.2016.72.

9. Butler M., Paterson D. Antibiotics in the clinical pipeline in October 2019. J Antibiot. 2020; 73: 329–364.

10. Butler M., Henderson I., Capon R., Blaskovich M. Antibiotics in the clinical pipeline as of December 2022. J Antibiot. 2023; 76: 431–473. doi: 10.1038/s41429-023-00629-8.

11. Li W. J., Zhang Y. Q., Schumann P., Chen H. H., Hozzein W. N., Tian X. P. et al. Kocuria aegyptia sp. nov, a novel actinobacteria isolated from a saline, alkaline desert soil in Egypt. IJSEM. 2006; 56 (4): 733–737. doi: https://doi.org/10.1099/ijs.0.63876-0.

12. Silva F. S. P., Souza D. T., Zucchi T. D., Pansa C. C., de Figueiredo Vasconcellos R. L., Crevelin I. J. et al. Streptomyces atlanticus sp. nov., a novel actinomycete isolated from marine sponge Aplysina fulva (Pallas, 1766). Antonie Van Leeuwenhoek. 2016; 109 (11): 1467–1474. doi: 10.1007/s10482-016-0748-8.

13. Meklat A.,Bouras N., Mokrane S., Zitouni A., Djemouai N., Klenk H. P. et al. Isolation, classification and antagonistic properties of alkalitolerant actinobacteria from Algerian Saharan soils. Geomicrobiology Journal. 2020; 37 (9), 826–836. doi: https://doi.org/10.1080/01490451.2020.1786865.

14. Świecimska M., Golińska P., Nouioui I., Wypij M., Rai M., Sangal V. et al. Streptomyces alkaliterrae sp. nov., isolated from an alkaline soil, and emended descriptions of Streptomyces alkaliphilus, Streptomyces calidiresistens and Streptomyces durbertensis. Syst Appl Microbiol. 2020; 43: 126153. doi: 10.1016/j.syapm.2020.126153.

15. Veyisoglu A. Sahin N. Streptomyces hoynatensis sp. nov., isolated from deep marine sediment. Int J Syst Evol Microbiol. 2014; 64 (3): 819–826. doi: 10.1099/ijs.0.055640-0.

16. Anufriieva E. V.; Shadrin N. V.; Shadrina S. N. History of research on biodiversity in crimean hypersaline waters. Arid Ekosystems. 2017; 7 (1): 67–74. doi: https://doi.org/10.1134/S2079096117010036.

17. Arayes M. A., Nawar E. A., Sabry S. A., Mabrouk M. E. Bioactive compounds from a haloalkalitolerant Streptomyces sp. EMSM31 isolated from Um-Risha Lake in Egypt. Egyptian Journal of Aquatic Biology and Fisheries. 2022; 26: 307–330.

18. Cukur D., Krastel S., Schmincke H. U., Sumita M., Çağatay M. N., Meydan A. E. et al. Seismic stratigraphy of Lake Van, eastern Turkey. Quaternary Science Reviews. 2014; 104: 63–84. doi: https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.07.016

19. Growth I., Schumann P., Rainey F. A., Martin K., Schuetze B., Augsten K. Bogoriella caseilytica gen. nov., sp. nov., a new alkaliphilic actinomycete from a soda lake in Africa. Int J Syst Bacteriol. 1997; 47: 788–794. doi: 10.1099/00207713-47-3-788.

20. Jones B. E., Grant W. D., Duckworth A. W., Owenson G. G. Microbial diversity of soda lakes. Extremophiles. 1998; 2: 191–200.

21. Poyraz N., Mutlu M. Alkaliphilic bacterial diversity of Lake Van/Turkey. Biological diversity and conservation. 2017; 10: 92–103.

22. Shivlata L., Satyanarayana T. Thermophilic and alkaliphilic actinobacteria: biology and potential applications. Front Microbiol. 2015; 6: 1014. doi: 10.3389/fmicb.2015.01014.

23. Georgieva M. L., Bilanenko E. N., Ponizovskaya V. B., Kokaeva L. Y., Georgiev A. A., Efimenko T. A. et al. Haloalkalitolerant fungi from sediments of the Big Tambukan Saline Lake (Northern Caucasus): Diversity and antimicrobial potential. Microorganisms. 2023; 11: 2587. doi: 10.3390/microorganisms11102587.

24. Gause G. F., Preobrazhenskaya T. P., Sveshnikova M. A., Terekhova L. P., Maksimova T. S. The guide for identification of actinomycetes. Moscow: Nauka; 1983. (in Russian)

25. Shirling E. B., Gottlieb D. Methods for characterization of Streptomyces species. International Journal of Systematic Bacteriology. 1966; 16 (3): 313–340. doi: https://doi.org/10.1099/00207713-16-3-313.

26. Glukhova A. A., Karabanova A. A., Yakushev A. V., Semenyuk I. I., Boykova Y. V., Malkina N. D. et al. Antibiotic activity of actinobacteria from digestive tract of millipede nedyopus dawydoffiae (Diplopoda) Antibiotics (Basel). 2018; 7: 94. doi: 10.3390/antibiotics7040094.

27. Lane D. J. 16S/23S rRNA sequencing. In: Stackebrandt E., Goodfellow M., editors. Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematics. Chichester: John Wiley & Sons; 1991; 115–147.

28. Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. Mol Biol Evol. 2016; 33 (7): 1870–1874. doi: 10.1093/molbev/msw054.

29. Bennura T., Kumara A. R., Zinjardea S., Javdekar V. Nocardiopsis species: incidence, ecological roles and adaptations. Microbiol Res. 2015; 174: 33–47. doi: 10.1016/j.micres.2015.03.010.

30. Валагурова Е. В., Козырицкая В. Е., Иутинская Г. А. Актиномицеты рода Streptomyces. Киев: Наукова думка; 2003; 645.

31. Goodfellow M., Kämpfer P., Busse H-J., Trujillo M. E., Suzuki K., Ludwig W. et al. Bergey's manual of systematic bacteriology: Volume 5: The Actinobacteria. 2nd ed. New York: Springer; 2012.

32. Кузнецов В. Д., Сабиров С., Филиппова С. Н. Изучение популяционного состава Actinomyces tumemacerans и Actinomyces albus var. fungatus. Микробиология. 1978; 47 (5): 1073–1080.

33. Gu B., Lee J., Kim D. G., Cha Y., Oh M. K. Metabolic engineering of Micromonospora for exploring useful natural products and phytobiotic interaction. Metab Eng. 2025; 92: 39–50. doi: 10.1016/j.ymben.2025.07.005.

34. Fang B., Liu C., Guan X., Song J., Zhao J., Liu H. et al. Two new species of the genus Micromonospora: Micromonospora palomenae sp. nov. and Micromonospora harpali sp. nov. isolated from the insects. Antonie van Leeuwenhoek. 2015; 108 (1): 141–150. doi: 10.1007/s10482-015-0472-9.

35. Zhao X. Q., Li W.J., Jiao W. C., Li Y., Yuan W. J., Zhang Y. Q. et al. Streptomyces xinghaiensis sp. nov., isolated from marine sediment. Int J Syst Evol Microb. 2009; 59 (12): 2870–2874. doi: 10.1099/ijs.0.009878-0.

36. Kumar K. S., Anuradha S., Sarma G. R.,Venkateshwarlu Y., Kishan V. Screening, isolation, taxonomy and fermentation of an antibiotic producer Streptomyces xinghaiensis from soil capable of acting against linezolid resistant strains. Indian J Exp Biol. 2012; 50 (10): 718–728.

37. Adeyemo О. M., Onilude A. A. Antimicrobial metabolites profile and inhibitory activity of Streptomyces xinghaiensis-OY62 isolated from soil against indicator strains. South Asian Journal of Research in Microbiology. 2018; 1 (3): 1–15. doi: https://doi.org/10.9734/sajrm/2018/v1i3785.