научный журнал по химии Прикладная биохимия и микробиология ISSN: 0555-1099

GHEZELBASH G.R., MALEKPOUR A., NAHVI I. — 2014 г.

In order to enhance erythritol production, mutants of Candida magnoliae DSM70638 were generated by ultraviolet and chemical mutagenesis. Erythritol productivity of samples was analyzed by TLC and HPLC with the refractive index detector. One of the mutants named mutant 12-2 gave a 2.4-fold increase in erythritol (20.32 g/L) and a 5.5-fold decrease in glycerol production compared to the wild strain. A sequence-based map of erythrose reductase gene in this mutant showed a replacement of the A321 by G321 that did not cause any amino acid exchange in protein structure. Therefore, the reason of higher erythritol production in C. magnoliae mutant 12-2 is probably the increase in expression of the open reading frame gene. This study revealed that a mutation or minor change in the sequence of genes involved in a production pathway can lead to a significant increase in protein translation.

BASSON K.A., BUWA L., MAYEKISO B., OKOH I.A., PENDUKA D. — 2014 г.

Adsorption chromatography was used to separate the bioactive constituents of the crude n-hexane extract of Garcinia kola seeds. The silica gel 60 column fractions were eluted using the solvent combination of benzene : ethanol : ammonium hydroxide (BEA) in the ratio combination of 36 : 4 : 0.4 v/v. The fractions were tested for anti-Listeria activities by determining their MIC50, MIC90 or MIC against 4 Listeria isolates. The fractions were labelled BEA1 to BEA5 and 3 out of the 5 fractions eluted were active against the test Listeria species with MICs ranging from MIC 0.157 mg/mL to MIC50 0.625 mg/mL. The most active fractions, BEA2 and BEA3, were subjected to gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) to identify their composition. Fraction BEA2 constituted of 18 compounds mostly sterols and the BEA3 fraction contained 27 compounds with the most abundant compounds being fatty acids derivatives. The BEA2 fractions interactions with antibiotics proved to be 100% synergistic with ciprofloxacin and ampicillin whilst it exhibited 50% additivity and 50% synergism with penicillin G. However, all the interactions of the BEA2 fraction with each of the conventional antibiotics used were synergistic against the human listeriosis causative bacteria Listeria monocytogenes.

BIRHANLI E., ERCAN S., OZMEN N., YESILADA O. — 2014 г.

The effect of temperature, pH, different inhibitors and additives on activity and stability of crude laccase obtained from repeated-batch culture of white rot fungus Funalia trogii ATCC 200800 was studied. The crude enzyme showed high activity at 55–90°C, which was maximal at 80–95°C. It was highly stable within the temperature intervals 20–50°C. The half life of the enzyme was about 2 h and 5 min at 60°C and 70°C, respectively. pH optimum of fungal laccase activity was revealed at pH 2.5. The enzyme from F. trogii ATCC 200800 was very stable between pH values of 3.0 9.0. NaN3 and KCN were detected as the most effective potent enzyme inhibitors among different compounds tested. The fungal enzyme was highly resistant to the various metal ions, inorganic salts, and organic solvents except propanol, at least for 5 min. Because of its high stability and efficient decolorization activity, the use of the crude F. trogii ATCC 200800 laccase instead of pure enzyme form may be a considerably cheaper solution for biotechnological applications.

2014

BACHKOVEL S., DJEBALI N., ELKAHOUI S., HADJ IBRAHIM A., KALAI L., KARKOUCH I., LIMAM F., TABBENE O. — 2014 г.

This work aims to characterize the bioactive molecules produced by an antagonistic Bacillus sp. strain BCLRB2 isolated from healthy leaves of olive tree against Rhizoctonia solani and Sclerotinia sclerotiorum. The bacterial strain isolated showed a high and persistent antifungal activity against the two pathogens. The free-cell supernatant showed also a high antifungal activity against R. solani and at a lower extent against S. sclerotiorum. The partial purification of the antifungal substances with methanol gradient applied to C18 column binding the Bacillus BCLRB2 culture supernatant showed that the 20% and 60% methanol fractions had a high and specific activity against S. sclerotiorum and R. solani, respectively. The mass spectrometry identification of the compounds in the fraction specifically active against S. sclerotiorum revealed the presence of bacillomycin D C16 as a major lipopeptide. The fraction specifically active against R. solani contained bacillomycin D C15 and 2 unknown lipopeptides. The 80% methanol fraction had a moderate and a broad spectrum activity against the two pathogens and consisted from two iturin D (C13 and C14) as a major lipopeptides.

CHAND S., SINHA S., TRIPATHI P. — 2014 г.

Ecological samples rich in microbial diversity like cow dung, legume rhizosphere, fish waste and garden soil were used for isolation of chitosan-degrading microorganisms. Selected isolates were used for production of chitosanaseand food related bioactive compounds by conversion of biowaste. Production of glucosamine (Gln), N-acetylglucosamine (NAG), chitooligosaccharides (COS), antioxidants, antibacterial compounds and prebiotics was carried out by microbial fermentation of biowaste. The highest chitosanase activity (8 U/mL) was observed in Aspergillus sp. isolated from fish market waste and it could produce Gln and NAG while Streptomyces sp. isolated from garden soil was able to produce COS along with Gln and NAG. Radical scavenging activity was observed in culture supernatants of 35% of studied isolates, and 20% isolates secreted compounds which showed positive effect on growth of Bifidobacterium. Antibacterial compounds were produced by 40% of selected isolates and culture supernatants of two microbial isolates, Streptomyces zaomyceticus C6 and one of garden soil isolates, were effective against both gram positive and negative bacteria.

KAULPIBOON J., KRUSONG K., PONGSAWASDI P., RUDEEKULTHAMRONG P., SRISIMARAT W., WATANASATITARPA S., ZIMMERMANN W. — 2014 г.

The wild-type (WT) amylomaltase gene was directly isolated from soil DNA and cloned into a pET19b vector to express in E. coli BL21(DE3). The ORF of this gene consisted of 1,572 bp, encoding an enzyme of 523 amino acids. Though showing 99% sequence identity to amylomaltse from Thermus thermophilus ATCC 33 923, this enzyme is unique in its alkaline optimum pH. In order to alter amylomaltase with less coupling or hydrolytic activity to enhance cycloamylose (CA) formation through cyclization reaction, site-directed mutagenesis of the second glucan binding site involving in CA production was performed at Tyr-101. The result revealed that the mutated Y101S enzyme showed a small increase in cyclization activity while significantly decreased disproportionation, coupling and hydrolytic activities. Mutation also resulted in the change in substrate specificity for disproportionation reaction. The WT enzyme preferred maltotriose, while the activity of mutated enzyme was the highest with maltopentaose substrate. Product analysis by HPAEC-PAD demonstrated that the main CAs of the WT amylomaltase were CA29-CA37. Y101S mutation did not change the product pattern, however, the amount of CAs formed by the mutated enzyme tended to increase especially at long incubation time.

CAO F., LI Q., PEI J., WANG G., XIE J., ZHAO L. — 2014 г.

A laccase-encoding gene of Trametes versicolor, lccA, was cloned and expressed in Pichia pastoris X33. The lccA gene consists of a 1560 bp open reading frame encoding 519 amino acids, which was classified into family copper blue oxidase. To improve the expression level of recombinant laccase in P. pastoris, conditions of the fermentation were optimized by the single factor experiments. The optimal fermentation conditions for the laccase production in shake flask cultivation using BMGY medium were obtained: the optimal initial pH 7.0, the presence of 0.5 mM Cu2+, 0.6% methanol added into the culture every 24 h. The laccase activity was up to 11.972 U/L under optimal conditions after 16 days of induction in a medium with 4% peptone. After 100 h of large scale production in 5 L fermenter the enzyme activity reached 18.123 U/L. The recombinant laccase was purified by ultrafiltration and (NH4)2SO4 precipitation showing a single band on SDS-PAGE, which had a molecular mass of 58 kDa. The optimum pH and temperature for the laccase were pH 2.0 and 50°C with 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) as a substrate. The recombinant laccase was stable over a pH range of 2.0–7.0. The Km and the Vmax value of LccA were 0.43 mM and 82.3 U/mg for ABTS, respectively.

COLAK A., ERGENOGLU B., KOLCUOGLU Y., KONAK L., OZBEK E. — 2014 г.

The D-glucose/D-xylose isomerase was purified from a thermophilic bacterium, Geobacillus thermodenitrificans TH2, by precipitating with heat shock and using Q-Sepharose ion exchange column chromatography, and then characterized. The purified enzyme had a single band having molecular weight of 49 kDa on SDS-PAGE. In the presence of D-glucose as a substrate, the optimum temperature and pH of the enzyme were found to be 80°C and 7.5, respectively. The purified xylose isomerase of G. thermodenitrificans TH2 was extremely stable at pH 7.5 after 96 h incubation at 4°C and 50°C. When the thermal stability profile was analyzed, it was determined that the purified enzyme was extremely stable during incubation periods of 4 months and 4 days at 4°C and 50°C, respectively. The Km and Vmax values of the purified xylose isomerase from G. thermodenitrificans TH2 were calculated as 32 mM and 4.68 mol/min per mg of protein, respectively. Additionally, it was detected that some metal ions affected the enzyme activity at different ratios. The enzyme was active and stable at high temperatures and nearly neutral pHs which are desirable for the usage in the food and ethanol industry.

DONG J.G., KANG Z.H., LI X., REN C.C., WEI X.J., ZHANG J.L. — 2014 г.

The nicosulfuron-degrading enzymes from Bacillus subtilis strain YB1 were purified and their genes were cloned. The proteins of bacterial culture filtrate were precipitated with ammonium sulfate or acetone. The extracellular proteins concentrated by acetone were purified from DEAE-Sepharose Fast Flow chromatography. The four protein peaks eluted from DEAE-column were separated and purified by native PAGE. Three components (P1-1, P3-2, P4-3) had nicosulfuron-degrading activity, and component P4-3 degradated 57.5% of this compound. The molecular weights of the components were 33.5, 54.8 and 37.0 kDa, respectively. The amino acid sequences of nicosulfuron-degrading enzymes from B. subtilis YB1 were determined by MALDI-TOF-MS, indicating these enzymes as manganese ABC transporter, vegetative catalase 1 and acetoin dehydrogenase E1, respectively. Using PCR amplification, genes 918, 1428, 1026 bp in size were detected for the enzymes studied.

BIALECKA-FLORJACZYK E., KRZYCZKOWSKA J., MAJEWSKA E. — 2014 г.

The model compound, hexane-1,2-diol diacetate, was hydrolyzed in the presence of supernatant obtained after cultivation of 4 yeast strains: Pichia jadinii, Rhodotorula glutinis and Yarrowia lipolytica KKP 379 and Saccharomyces cerevisiae 102 to evaluate the type of catalysis. The regioselectivity of extracellular enzymes as a function of hydrolysis towards primary and secondary acetic acid ester groups was monitored. The enzymes secreted by P. jadinii, R. glutinis and Y. lipolytica KKP 379 exhibited high regioselectivity towards primary position, while those from S. cerevisiae showed practically no discrimination between the ester groups.

ИВШИНА И.Б., КРИВОРУЧКО А.В., КУЮКИНА М.С., СЕРЕБРЕННИКОВА М.К. — 2014 г.

Изучена возможность адаптации иммобилизованной на модифицированных опилках ассоциации штаммов Rhodococcus ruber и Rhodococcus opacus к нефтяным углеводородам в колоночном биореакторе. Установлено, что в условиях биореактора повышалась устойчивость бактериальной популяции к углеводородам и антибиотикам, сопровождаемая изменением поверхностных свойств клеток (гидрофобности, электрокинетического потенциала), а также содержания клеточных липидов и биосурфактантов. Показана возможность применения адаптированных родококков для очистки нефтезагрязненной воды в биореакторе.

АХАТОВА А.Р., КАСИМОВА Р.И., ЯРУЛЛИНА Л.Г. — 2014 г.

Исследовано влияние хитоолигосахаридов (ХОС) с различной степенью ацетилирования (СА) на генерацию пероксида водорода (Н2О2), изменение уровня экспрессии генов патоген-индуцируемыx (pathogenesis–related proteins, PR) белков (оксалатоксидазы AJ556991.1, пероксидазы TC 151917, хитиназы AB029935.1, ингибитора протеиназы EU 293132.1) в корнях пшеницы Triticum aestivum L., инокулированной возбудителем корневой гнили Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoenaker. Обнаружены различия в ответных реакциях растений на инфицирование при предобработке семян ХОС в зависимости от СА. Показано, что ХОС со СА 65% более эффективно индуцируют накопление Н2О2 и повышение транскрипционной активности генов PR-белков по сравнению с ХОС со СА 30%. Полученные данные свидетельствуют о важной роли СА в проявлении элиситорных свойств ХОС, в том числе, в присутствии Н2О2.

ВАЙНЕР А.А., КОЛУПАЕВ Ю.Е., ОБОЗНЫЙ А.И., ХРИПАЧ В.А., ЯСТРЕБ Т.О. — 2014 г.

Исследовано влияние брассиностероидов – 24-эпибрассинолида и 24-эпикастастерона – на теплоустойчивость колеоптилей пшеницы (Triticum aestivum L.), генерацию ими супероксидного анион-радикала и активность антиоксидантных ферментов. Обработка колеоптилей 10 нМ растворами брассиностероидов вызывала транзиторное усиление генерации ими O и последующее увеличение активности супероксиддисмутазы и каталазы, а также повышение теплоустойчивости. Предобработка колеоптилей ингибитором НАДФН-оксидазы имидазолом снимала эффект усиления продукции супероксидного анион-радикала, препятствовала повышению активности антиоксидантных ферментов и развитию теплоустойчивости клеток. Действие брассиностероидов также угнетались после предварительной обработки отрезков колеоптилей хелатором внеклеточного кальция ЭГТА, и ингибитором АДФ-рибозилциклазы, никотинамидом. Обсуждается роль ионов кальция и активных форм кислорода, образующихся при участии НАДФН-оксидазы, при стресс-протекторном действии брассиностероидов на клетки колеоптилей пшеницы.

ЛЕБЕДЕВ А.С., ОРЛОВ В.Ю. — 2014 г.

Показано, что деградация функционализованных аренов под воздействием смешанной культуры хемоорганоаэрогетеротрофных микроорганизмов проходит преимущественно по пути окислительной интрадиольной дециклизации ароматического кольца. Методом квантово-химического моделирования рассчитаны характеристики пространственной структуры каталитического центра нитрадиолдиоксигеназы, а также комплексов каталитического центра с пирокатехином и протокатеховой кислотой. Впервые выявлены зависимости полной энергии фермент-субстратных комплексов от длины связи железо-гидроксильная группа (Fe-4-OH и Fe-1-OH) субстратов до и после отделения воды и аминокислотного остатка тирозина (Тир) от каталитического центра.

АКАТОВА Е.В., ЕСИКОВА Т.З., ТАРАН С.А. — 2014 г.

Из почвенных проб, загрязненных отходами производства epsilon-капролактама, выделены 5 штаммов бактерий, обладающих уникальной способностью утилизировать его низкомолекулярные линейные олигомеры (олигомеры нейлона). Анализ свойств выделенных штаммов BS2, BS3, BS9, BS38 и BS57 и нуклеотидных последовательностей гена 16S pPНК позволил отнести их к родам Arthrobacter, Brevibacterium, Microbacterium, Gulosibacter и Achromobacter соответственно. Все штаммы утилизировали также 6-аминогексановую и адипиновую кислоты, которые являются интермедиатами катаболизма epsilon-капролактама. Это косвенно указывало на то, что деградация олигомеров у них протекает по пути разложения мономера. Штаммы BS9 и BS57 утилизировали только олигомеры epsilon-капролактама, а BS2, BS3 и BS38 деградировали также капролактам и его гомологи – энантолактам и каприллактам, что отличало их от известных узко специфичных деструкторов олигомеров и свидетельствовало о наличии у этих штаммов кроме 6-аминогексаноатдимергидролазы также ферментов, обладающих лактамгидролазной активностью.

АЛФЁРОВ В.А., АЛФЁРОВ С.В., АРЛЯПОВ В.А., АСУЛЯН Л.Д., МИНАЙЧЕВА П.Р., ПОНАМОРЁВА О.Н., РЕШЕТИЛОВ А.Н. — 2014 г.

Уксуснокислые бактерии Gluconobacter oxydans subsp. industrius ВКМ B-1280 иммобилизовали в синтетическую матрицу на основе поливинилового спирта, модифицированного N-винилпирролидоном, и использовали в качестве биокатализатора при разработке биоанодов для микробных топливных элементов. Данный способ иммобилизации не оказывал значительного влияния на субстратную специфичность бактерий. Биоаноды на основе иммобилизованных бактерий стабильно функционировали в течение 7 сут. Максимальное значение напряжения (сигнала топливного элемента) достигалось при внесении в анодное пространство 110–130 мкМ медиатора электронного транспорта 2,6-дихлорфенолиндофенола. Сигналы топливного элемента достигали максимума при концентрации глюкозы выше 6 мМ. При использовании в качестве топлива отходов бродильных производств удельная мощность лабораторной модели микробного топливного элемента на основе разработанного биоанода достигала 7 мВт/м2.

БУСАРОВА Н.Г., ГЕРАСИМЕНКО Н.И., ЛОГВИНОВ С.В., МАРТЫЯС Е.А. — 2014 г.

Исследована биологическая активность липидов и фотосинтетических пигментов бурой водоросли Sargassum pallidum (Turner) C. Agardh. Cвободные жирные кислоты и их эфиры проявляли заметную антимикробную активность в отношении бактерий (Staphylococcus aureus, Escherichia coli), дрожжеподобных грибов (Candida albicans), условно-патогенных (Aspergilius niger) и фитопатогенных (Fusarium oxysporum, Septoria glycines) грибов, умеренную активность проявляли глицерогликолипиды и нейтральные липиды. Фукоксантин и хлорофиллы слабо подавляли рост микроорганизмов. Все исследованные вещества были не активны в отношении карциномы Эрлиха. Показано, что сезон сбора водоросли оказывал заметное влияние на антимикробную и гемолитическую активности разных классов липидов, что связано с изменениями в составе жирных кислот липидов.

ВОРОБЬЁВА Л.И., НОВИКОВА Т.М., ХАРЧЕНКО Н.В., ХОДЖАЕВ Е.Ю., ЧЕРДЫНЦЕВА Т.А. — 2014 г.

Изучено биологическое действие внеклеточного пептидного реактивирующего фактора (РФ), синтезируемого Luteococcus casei, на клетки пробиотических культур. РФ оказывал протекторный и реактивирующий эффект на клетки Bifidobacterium bifidum, подвергаемые действию желчных солей и кислотному стрессу, действовал как криопротектор при лиофилизации и длительном хранении культуры. Показано, что РФ и культуральная жидкость L. casei проявляли бифидогенное действие. Степень защиты и реактивации клеток молочнокислых бактерий, подвергнутых действию желчных солей, зависeла от природы штамма. Максимальная степень защиты (более, чем в 13 раз) и реактивации (почти в 3 раза) обнаружена у Lactobacillus casei и минимальная – у Lactobacillus reuterii. Устойчивость лактобацилл к желчи увеличивалась в последовательности Lactobacillus acidophilus, L. casei, L. plantarum, L. rhamnosus и L. reuterii и коррелировала со степенью защиты РФ.

КОНДРАТЬЕВА Т.Ф., МУРАВЬЁВ М.И., ФОМЧЕНКО Н.В. — 2014 г.

Исследован процесс биорегенерации продуктивных растворов, полученных после выщелачивания меди и цинка из отвального шлака сернокислыми растворами сульфата трехвалентного железа. Для биорегенерации созданы ассоциации мезофильных и умеренно термофильных ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов. Показано, что полное окисление ионов железа в продуктивных растворах, возможно при разбавлении их питательной средой. Установлено, что максимальная скорость окисления ионов железа наблюдалась при использовании мезофильной ассоциации микроорганизмов при разбавлении продуктивного раствора питательной средой в 3 раза. Применение биорегенерации при получении цветных металлов, как из отвальных, так и из самих конвертерных шлаков позволит подойти к технологии их переработки, используя замкнутый цикл технологических потоков.