Выделение актиномицетов редких родов — продуцентов антибиотиков из почв с применением сока Aloe arborescens

В настоящее время актуальной проблемой является поиск новых антибиотиков, в связи с распространением устойчивости патогенных микроорганизмов к существующим антибактериальным препаратам. Актиномицеты являются продуцентами большого количества антибиотиков, применяемых в медицине. Большинство антибиотиков выделено из актиномицетов рода Streptomyces, в то же время актиномицеты редких родов могут быть продуцентами новых антибиотиков.

Цель: изучить влияние комплекса биологических веществ сока алоэ на стимуляцию роста актиномицетов редких родов.

Материал и методы. Объекты: образцы дерново-подзолистой почвы и чернозёма. Для выделения актиномицетов использовали стандартный метод посева почвенных суспензий на овсяный агар и среду № 2 Гаузе. Хемотаксономические признаки определяли с помощью методов восходящей тонкослойной хроматографии. Родовую принадлежность культур определяли по определителю Берджи и материалам сравнения состава клеточных стенок актинобактерий. Для изучения геносистематических признаков проводили выделение ДНК, полимеразную цепную реакцию со стандартными праймерами 27f и 1492r, секвенирование по Сенгеру. Антибиотическую активность определяли в отношении тест-микроорганизмов: Staphylococcus aureus ИНА 00985 (FDA 209P), Staphylococcus aureus ИНА 00761 (MRSA), Staphylococcus aureus ИНА 00762 (УФ-2), Micrococcus luteus ATCC 9341, Bacillus subtilis ATCC 6633, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Saccharomyces cerevisiae ИНА 01042.

Результаты. При добавлении сока алоэ из образцов дерново-подзолистой почвы и чернозёма выделено 527 культур актиномицетов, определено их филогенетическое положение. Доминирующими актиномицетами в исследованных образцах почвы являются представители рода Streptomyces. На втором месте по количеству выделенных культур — представители рода Micromonospora. Выделены также актиномицеты редких родов: Nonomuraea, Streptosporangium, Nocardia, Actinomadura, Actinocorallia, Pseudonocardia, Amycolatopsis, Saccharomonospora, Saccharopolyspora, Promicromonospora, Kribbella. Установлено, что выделенные культуры обладают антибиотической активностью в отношении тест-микроорганизмов.

Заключение. Для выделения актиномицетов из почвы и выявления их биоразнообразия целесообразно применять сок алоэ, предварительно подвергнув листья биостимуляции.

1. Berdy J. Thoughts and facts about antibiotics: Where we are now and where we are heading. The Journal of Antibiotics. 2012; 65 (8): 385–395. doi: 10.1038/ja.2012.27.

2. Терехова Л.П., Галатенко О.А., Алферова И.В., Преображенская Т.П. Использование селективных сред для выделения актиномицетов. Преображенская Т.П. ред., В: Поиск продуцентов антибиотиков среди актиномицетов редких родов. Гылым (Алма-Ата). 1990.

3. Otoguro M., Hayakawa M., Yamazaki T., Iimura Y. An integrated method for the enrichment and selective isolation of Actinocineospora spp. In soil and plant litter J Appl Microbiol. 2001; 91 (1): 118–130. doi: 10.1046/j.1365-2672.2001.01372.x.

4. Benhadj M., Gacemi-Kirane D., Manasria T., Guebla K., Ahmane Z. Screening of rare actinomycetes isolated from natural wetland ecosystem (Fetzara Lake, northeastern Algeria) for hydrolytic enzymes and antimicrobial activities. Journal of King Saud University — Science. 2018; 31 (4). doi:10.1016/j.jksus.2018.03.008.

5. Jiang Y., Li Q., Chen X., Jiang C. Isolation and cultivation methods of Actinobacteria. In D. Dhanasekaran (ed.). Actinobacteria — basics and biotechnological applications. Rijeka: InTech; 2016; 39–57. doi 10.5772/61457.

6. Singh V., Haque S., Singh H., Verma J., Vibha K., Singh R., Jawed A., Tripathi C.K.M. Isolation, screening, and identification of novel isolates of actinomycetes from India for antimicrobial applications. Front Microbiol. 2016; 7: 1921. doi: 10.3389/fmicb.2016.01921.

7. Мачавариани Н.Г., Терехова Л.П. Новый метод выделения актиномицетов из почвы. В: Сборник научных докладов. Актуальные вопросы в современной науке. 2013. Варшава. Июнь 28–30. С. 9–12.

8. Куликова Н.Г. Разработка селективных методов выделения актинобактерий — потенциальных продуцентов антибиотиков из разных экологических систем: автореф… Дис. … канд. биол. наук. М.: 2017. Доступно по: https://www.gause-inst.ru/sites/default/files/2019-

9. /Autoref_Kulikova.pdf Ссылка активна на 26.07.2021

10. Waithaka P.N., Mwaura F.B., Wagacha J.M., Gathuru E.M. Methods of isolation actinomycetes from the soils of Menengai crater in Kenia. Greener Journal of Microbiology and Antimicrobials. 2017; 8 (3): 008–017. doi: 10.15580/GJMA.2017.2.041817051.

11. Subramani R., Sipkema D. Marine rare actinomycetes: a promising source of structurally diverse and unique novel natural products. Mar Drugs. 2019. 17 (5): 249. doi: 10.3390/md17050249.

12. Qiu D., Ruan J., Huang Y. Selective isolation and rapid identification of members of the genus Micromonospora. App Environ Microbiol. 2008; 74 (17): 5593–5597. doi: 10.1128/AEM.00303-08.

13. Stanley M.C., Ifeanyi O.E, Eziokwu O.G. Antimicrobial effects of Aloe vera on some human pathogens. Int J Curr Microbiol App Sci. 2014; 3 (3): 1022–1028.

14. Olennikov D.N., Ibragimov T.A., Chelombit′ko V. A., Nazarova A. V., Rokhin A. V., Zilfikarov I. N. Chemical composition of Aloe arborescens and its change by biostimulation. Chemistry of Natural Compounds. 2009; 45. (4): 478–482. doi 10.1007/s10600-009-9405-z.

15. Nidiry E. S. J., Ganeshan G., Lokesha A.N. Antifungal activity of some extractives and constituents of Aloe vera. Res J Med Plants. 2011; 5 (2): 196–200. doi: 10.3923/rjmp.2011.196.200.

16. Meier N., Meier B., Peter S., Wolfram E. In-Silico UHPLC method optimization for aglycones in the herbal laxatives Aloe barbadensis Mill., Cassia angustofolia Vahl Pods, Rhamnus frangula L.Bark, Rhamnus purshianus DC. Bark, and Rheum palmatum L. Roots. Molecules. 2017; 22 (11), 1838. doi: 10.3390/molecules22111838.

17. Olennikov D.N., Zilfikarov I.N., Penzina T.A. Use of microcolumn HPLC for analysis of aloenin in Aloe arborescens raw material and related drags. Pharmaceu Chem J. 47 (9): 494–497. doi: 10.1007/s11094-013-0988-0.

18. Гаузе Г.Ф., Преображенская Т.П., Свешникова М.Л., Терехова Л.П., Максимова Т.С. Определитель актиномицетов. М.: Наука; 1983.

19. McCarty A.J., Williams S.T. Methods for studying the ecology of actinomycetes. Methods in Microbiology. 1990; 29: 583–563.

20. Платонов А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы. М.: Издательство РАМН; 2000.

21. Lechevalier H.A., Lechivalier M.P., Gerber N.N. Chemical composition as a criterion in the classification of actinomyces. Adv Appl Microbiol.1971; 14: 47–72.

22. Беркли Р., Бок Э., Бун Д., Бреннер Д., Васильева Л.В., Видель Ф. и др. Определитель бактерий Берджи. 9 издание. Т. 2. Пер. с англ. Хоулт Дж., Криг Н., Снит П., Стейли Дж., Уильямс С. ред. Мир, М.; 1997.

23. Yamaguchi T. Comparison of the cell-wall composition of morphologically distinct actinomycetes. J Bacteriol. 1965; 89: 444–453.

24. Манучарова Н.А. Молекулярно-биологические методы в почвоведении и экологии: учебное пособие. М.: Университетская книга; 2014.

25. Соколов С.Я. Фитотерапия и фитофармакология: руководство для врачей. М.: Медицинское информационное агентство. 2000. [Sokolov S.Ya. Fitoterapiya i fitofarmakologiya: rukovodstvo dlya vrachei. Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo. 2000. (in Russians)]

26. Добровольская Т.Г., Звягинцев Д.Г., Чернов И.Ю., Головченко А.В., Зенова Г.М., Лысак Л.В., Манучарова Н.А., Марфенина О.Е., Полянская Л.М., Степанов А.Л., Умаров М.М. Роль микроорганизмов в экологических функциях почв. Почвоведение. 2015; 9: 1087–1096. doi: 10.1134/S1064229315090033.

27. Berdy J. Bioactive Microbial Metabolites. J Antibiot. 2005; 58 (1): 1–26. doi 10.1038/ja.2005.1.

28. Ding T., Yang L-J., Zhang W-D., Shen Y-H. The secondary metabolites of rare actinomycetes: chemistry and bioactivity. RSC Advances. 2019 (9):21694–21988. doi: 10.1039/C9RA03579F.