Preview

Journal of Advanced Materials and Technologies

Расширенный поиск

Исследование антибактериальных свойств экзо- и эндометаболитов микроводорослей Chlorella sorokiniana и цианобактерий Anabaena sphaerica IPPAS B-404

https://doi.org/10.17277/jamt-2025-10-03-247-258

Аннотация

Целью работы является исследование антибактериальных свойств биологически активных экзо- и эндометаболитов микроводоросли IPPAS C-1 Chlorella sorokiniana Shihira & R. W. Krauss и цианобактерии IPPAS B-404 Anabaena sphaerica Born. et Flah., как при уровне фотосинтетически активной радиации 100 мкмоль фотонов/(м2⋅с), так и в темноте. Установлена зависимость количественного состава внутриклеточных метаболитов (водорастворимых белков и неполярных липидов) Chlorella sorokiniana и Anabaena sphaerica IPPAS B-404 от условий культивирования, а именно от уровня фотосинтетически активной радиации и температуры. Выявлено, что условия культивирования штаммов влияют на эффективность антибактериального действия данных метаболитов. Экспериментально определены значения минимальных ингибирующих концентраций неполярных веществ липидной природы и водорастворимых пептидных фракций в отношении грамположительной бактериальной культуры, выделенной из воздуха. Продемонстрирована антибактериальная активность неполярных липидов, экстрагированных из культуральной жидкости цианобактерии Anabaena sphaerica IPPAS B-404, в отношении используемых тест-культур бактерий: Bacillus subtilis B-3395, Enterobacter asburiae B-1048, Enterococcus durans B-603 в темноте, и на свету при уровне фотосинтетически активной радиации 100 мкмоль фотонов/(м2⋅с).

Об авторах

Я. В. Устинская
Тамбовский государственный технический университет
Россия

Устинская Яна Витальевна, кандидат технических наук, доцент

ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000



М. С. Темнов
Тамбовский государственный технический университет
Россия

Темнов Михаил Сергеевич, кандидат технических наук, доцент

ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000



К. И. Меронюк
Тамбовский государственный технический университет
Россия

Меронюк Кирилл Иванович, аспирант

ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000



А. К. Брянкина
Тамбовский государственный технический университет
Россия

Брянкина Александра Константиновна, аспирант

ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000



С. И. Дворецкий
Тамбовский государственный технический университет
Россия

Дворецкий Станислав Иванович, доктор технических наук, профессор

ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000



Д. С. Дворецкий
Тамбовский государственный технический университет
Россия

Дворецкий Дмитрий Станиславович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой

ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000



Список литературы

1. Dvoretsky DS, Temnov MS, Markin IV, Ustinskaya YaV, et al. Problems in the development of efficient biotechnology for the synthesis of valuable components from microalgae biomass. Teoreticheskie osnovy khimicheskoy tekhnologii = Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2022;56(4):425-439. DOI:10.1134/s0040579522040224 (In Russ.)

2. Sinetova MA, Sidorov RA, Starikov AYu, Voronkov AS, Medvedeva AS, et al. Assessment of biotechnological potential of cyanobacteria and microalgae strains from IPPAS culture collection. Biotechnology in Russia = Biotekhnologiya. 2019;35(3):12-29. DOI: 10.21519/0234-2758-2019-35-3-12-29 (In Russ.)

3. Dolganyuk VF, Babich OO, Sukhikh SA, Ulrikh EV, et al. In vitro study of biologically active properties of complexes isolated from biomass of microscopic algae. Pishchevye Sistemy. 2022;5(3):212-222. DOI:10.21323/2618-9771-2022-5-3-212-222 (In Russ.)

4. Sun Y, Chang R, Li Q, Li B. Isolation and characterization of an antibacterial peptide from protein hydrolysates of Spirulina platensis. European Food Research and Technology. 2016;242(5):685-692. DOI:10.1007/s00217-015-2576-x

5. Gupta V, Vyas D. Antimicrobial effect of a cyclic peptide nostophycin isolated from wastewater cyanobacteria, Nostoc calcicola. Current Botany. 2021; 94-101. DOI:10.25081/cb.2021.v12.6612

6. Rojas V, Rivas L, Cárdenas C, Guzmán F. Cyanobacteria and eukaryotic microalgae as emerging sources of antibacterial peptides. Molecules. 2020;25(24):5804. DOI:10.3390/molecules25245804

7. Tejano LA, Peralta JP, Yap EES, Chang Y. Bioactivities of enzymatic protein hydrolysates derived from Chlorella sorokiniana. Food Science & Nutrition. 2019;7(7):2381-2390. DOI:10.1002/fsn3.1097

8. Zainuddin EN, Jansen R, Nimtz M, Wray V, et al. Lyngbyazothrins A–D, antimicrobial cyclic undecapeptides from the cultured cyanobacterium Lyngby sp. Journal of Natural Products. 2009;72(8):1373-1378. DOI:10.1021/np8007792

9. Verdugo GL, Acosta CA, Zapata ZAD, Cadena CEM, et al. Antimicrobial potential of a hydrolyzed protein extract of the microalgae Nannochloropsis sp. DYNA. 2019;86(211):192-198. DOI:10.15446/dyna.v86n211.78865

10. Pratt R, Daniels TC, Eiler JJ, Gunnison JB, et al. Chlorellin, an antibacterial substance from Chlorella. Science. 1944;99(2574):351-352. DOI:10.1126/science.99.2574.351

11. Ohta S, Shiomi Y, Kawashima A, Aozasa O, et al. Antibiotic effect of linolenic acid from Chlorococcum strain HS-101 and Dunaliellaprimolecta on methicillinresistant Staphylococcus aureus. Journal of Applied Phycology. 1995;7(2):121-127.

12. Desbois AP, Lebl T, Yan L, Smith VJ. Isolation and structural characterisation of two antibacterial free fatty acids from the marine diatom, Phaeodactylum tricornutum. Applied Microbiology and Biotechnology. 2008;81(4):755-764. DOI:10.1007/s00253-008-1714-9

13. Davoodbasha M, Edachery B, Nooruddin T, Lee SY, et al. An evidence of C16 fatty acid methyl esters extracted from microalga for effective antimicrobial and antioxidant property. Microbial Pathogenesis. 2018;115:233-238. DOI:10.1016/j.micpath.2017.12.049

14. Dvoretsky D, Dvoretsky S, Temnov M, Markin I, et al. Experimental research into the antibiotic properties of Chlorella vulgaris algal exometabolites. Chemical Engineering Transactions. 2019;74:1429-1434. DOI:10.3303/CET1974239

15. Dolganyuk V, Andreeva A, Sukhikh S, Kashirskikh E, et al. Study of the physicochemical and biological properties of the lipid complex of marine microalgae isolated from the coastal areas of the eastern water area of the Baltic sea. Molecules. 2022;27(18):5871. DOI:10.3390/molecules27185871

16. Ustinskaya YaV, Temnov MS, Eskova MA, Meronyuk KI, et al. Antibiotic study of non-polar microalgae extract Chlorella sorokiniana against grampositive bacteria. Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya. 2024;14(1):99-107. DOI:10.21285/achb.903. (In Russ.)

17. Rontani JF, Bonin P. Cellular damage of bacteria attached to senescent phytoplankton cells as a result of the transfer of photochemically produced singlet oxygen: a review. Microorganisms. 2023;11(6):1565. DOI:10.3390/microorganisms11061565

18. Coulombier N, Jauffrais T, Lebouvier N. Antioxidant compounds from microalgae: a review. Marine Drugs. 2021;19(10):549. DOI:10.3390/md19100549

19. Bouzidi NE, Grama SB, Khelef AE, Yang D, et al. Inhibition of antioxidant enzyme activities enhances carotenogenesis in microalga Dactylococcus dissociatus MT1. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2022;10. DOI:10.3389/fbioe.2022.1014604

20. Tsoglin LN, Pronina NA. Microalgae biotechnology. Moscow: Nauchnyy mir; 2012; 184 p. (In Russ.)

21. Androutsopoulou C, Makridis P. Antibacterial activity against four fish pathogenic bacteria of twelve microalgae species isolated from lagoons in western Greece. Microorganisms. 2023;11(6):1396. DOI:10.3390/microorganisms11061396

22. Temnov MS, Ustinskaya YV, Meronyuk KI, Dvoretsky DS. Biological activity of endometabolites of microalgae Chlorella sorokiniana. Industrial Biotechnology. 2024;20(2):67-76. DOI:10.1089/ind.2024.0002

23. Uilson K, Uolker D. Principles and methods of biochemistry and molecular biology: translated from English. Moscow: BINOM. Laboratoriya znaniy; 2013. 848 p. (In Russ.)

24. Tarasevich BN. IR spectra of the main classes of organic compounds. Reference materials. Moscow: MGU; 2012. 54 p. (In Russ.)

25. Yegorov NS. Fundamentals of the doctrine of antibiotics. Moscow: MGU; Nauka; 2004. 528 p. (In Russ.)

26. Bonev B, Hooper J, Parisot J. Principles of assessing bacterial susceptibility to antibiotics using the agar diffusion method. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2008;61(6):1295-1301. DOI:10.1093/jac/dkn090

27. Bulygina ES, Kuznetsov BB, Marusina AI, Kravchenko IK, et al. Study of the nucleotide sequences of nifH genes in representatives of methanotrophic bacteria. Mikrobiologiya = Microbiology. 2002;71(4):500-508. (In Russ.)

28. Lane DJ. 16S/23S rRNA Sequencing. In: Stackebrandt E, Goodfellow M. (eds.) Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematic. John Wiley and Sons; 1991. p. 115-175.

29. Sanger F, Nicklen S, Coulson AR. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1977;74(12): 5463-5467. DOI:10.1073/pnas.74.12.5463

30. Rubin AB. Compendium of Biophysics. Hoboken: Wiley-Scrivener; 2017. 664 p.

31. Rai R, Singh S, Rai KK, Raj A, et al. Regulation of antioxidant defense and glyoxalase systems in cyanobacteria. Plant Physiology and Biochemistry. 2021;168:353-372. DOI:10.1016/j.plaphy.2021.09.037

32. Zhao L, Newcombe G, Britcher L. The characteristic IR spectra of microcystin-LR. Spectroscopy and Spectral Analysis. 2006;26(6):1051-1053.

33. Polyak YUM, Sukharevich VI, Polyak MS. Cyanobacteria and their metabolites. St. Petersburg: Nestor-Istoriya; 2022. 328 p. (In Russ.)

34. Rybin VG, Blinov YuG. Antimicrobial properties of lipids. Izvestiya Tikhookeanskogo nauchnoissledovatel′ skogo rybokhozyaystvennogo tsentra. 2001;129:179-196. (In Russ.)

35. Feller U, Anders I, Mae T. Rubiscolytics: Fate of Rubisco after its enzymatic function in a cell is terminated. Journal of Experimental Botany. 2007;59(7):1615-1624. DOI:10.1093/jxb/erm242

36. Nel′son D, Koks M. Fundamentals of biochemistry of Leninger. Volume 2: Bioenergetics and Metabolism: translated from English. Moscow: Laboratoriya znaniy; 2020. 691 p. (In Russ.)


Рецензия

Для цитирования:


Устинская Я.В., Темнов М.С., Меронюк К.И., Брянкина А.К., Дворецкий С.И., Дворецкий Д.С. Исследование антибактериальных свойств экзо- и эндометаболитов микроводорослей Chlorella sorokiniana и цианобактерий Anabaena sphaerica IPPAS B-404. Journal of Advanced Materials and Technologies. 2025;10(3):247-258. https://doi.org/10.17277/jamt-2025-10-03-247-258

For citation:


Ustinskaya Ya.V., Temnov M.S., Meronyuk K.I., Bryankina A.K., Dvoretsky S.I., Dvoretsky D.S. Antibacterial properties of exo- and endometabolites of microalgae Chlorella sorokiniana and cyanobacteria Anabaena sphaerica IPPAS B-404. Journal of Advanced Materials and Technologies. 2025;10(3):247-258. https://doi.org/10.17277/jamt-2025-10-03-247-258

Просмотров: 35

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-2192 (Print)
ISSN 2782-2206 (Online)