Том 92, № 1 (2023)

Микроскопические грибы образуют и экскретируют многочисленные и разнообразные вторичные метаболиты, в том числе пигменты различной окраски, которые могут быть использованы как альтернатива применяемым в промышленности химическим и растительным красителям. Одним из перспективных классов грибных пигментов являются азафилоновые соединения, впервые обнаруженные у грибов рода Monascus. В обзоре дан анализ публикаций по образованию пигментов азафилонового типа у грибов Monascus, а также у Talaromyces и Aspergillus сavernicola. Приведены краткие сведения об антимикробной, противоопухолевой, противовоспалительной и гиполипидемической активностях азафилоновых пигментов. Обсуждены возможные стратегии повышения производительности процесса получения, а также направленного синтеза желтых, оранжевых и красных пигментов и их производных. В целом обзор позволяет оценить важность азафилоновых пигментов, перспективы и пути расширения их производства для применения в качестве натуральных красителей в различных областях.

Из наземного грязевого вулкана Таманского полуострова выделена алкалифильная факультативно анаэробная бактерия (штамм T05b^T). Клетки изолята представляют собой подвижные спириллы толщиной 0.5 мкм и длиной 1.5–2.5 мкм. Штамм T05b^T растет при температуре 6–42°C (оптимум ‒ 30°C), pH 8.0–11.0 (оптимум ‒ 9.0), концентрации NaCl 0–14% (вес/об.); использует лактат, формиат, малат, пируват, молекулярный водород, элементную серу, сульфит, тиосульфат и сульфид в качестве донора электронов и нитрат, фумарат, элементную серу, сульфит, тиосульфат, ДМСО, арсенат и кислород в качестве акцептора электронов. Продуктом восстановления нитрата является аммоний. Сбраживает малат, пируват, фумарат. Способен к микроаэробному (до 3% О₂, об./об.) росту. Штамм T05b^T не использует сульфат и Fe(III) в качестве акцептора электронов, не диспропорционирует элементную серу, тиосульфат и сульфит и не сбраживает глюкозу, фруктозу, сахарозу, лактат, формиат, малеинат, дрожжевой экстракт и пептон. В жирнокислотном составе клеток преобладают C16:1 ω7 (45.9%), C16:0 (25.8%) и C18:1 ω7 (20.9%). Геном штамма T05b^T имеет размер 2.46 Мп и содержание Г + Ц 45.5%. В геноме содержатся гены, кодирующие ферменты энергетического метаболизма: периплазматический комплекс нитратредуктазы Nap, тиосульфат/полисульфид редуктазу Phs/Psr, сульфид:хинон оксидоредуктазу Sqr и дыхательную арсенатредуктазу Arr. Анализ нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК штамма T05b^T показал 98.61% сходства с типовым штаммом Sulfurospirillum alkalitolerans (филум “Campylobacterota”). На основании фенотипических характеристик и данных филогенетического анализа предлагается отнести данный изолят к новому виду рода Sulfurospirillum, как Sulfurospirillum tamanensis sp. nov. с типовым штаммом T05b^T (=DSM 112596^T = VKM B-3538^T).

Стандартными методами определен биохимический состав Arthrospira (Spirulina) platensis (Nordstedt) Gomont после длительного хранения (4 года, 17 лет) в состоянии ангидробиоза. Показано, что количество белков (55.3–61.2%) и суммарных углеводов (13.0–15.6%) в клетках цианобактерий соответствовало данным, известным из литературы и полученным нами ранее при закладке этих же образцов на хранение. Содержание свободных нуклеотидов (1.8–2.6%), липидов (1.3–11.0%) и, особенно, пигментов было низким (0.5–1.3, 0.03–0.12, 1.4–2.0, 0.03–0.05% соответственно, для хлорофилла а, каротиноидов, С-фикоцианина и аллофикоцианина). Количество нуклеиновых кислот в пробах достигало: 3.1–24.0 и 0.11–0.16% соответственно, для РНК и ДНК. При микроскопическом исследовании A. рlatensis (17 лет хранения) показано наличие 34.2% необратимо поврежденных и 65.8% мертвых клеток. Для определения количественных и морфологических показателей ассоциированной микрофлоры предложено использовать комплексную физико-химическую обработку (метанол, ультразвук, центрифугирование) суспензии реактивированных цианобактерий. В морфологической структуре микробиома выделены 3 основные группы (палочковидные, округлые и извитые формы). В сообществе доминировали палочковидные формы: крупные палочки составляли 60.5%, мелкие палочки – 14.4%. Мицелиальные формы (тонкие нити), кокки и извитые формы встречались реже. В среднем объем бактериальной клетки составлял 0.27 ± 0.04 мкм³. Вклад бактерий составлял от 3.3 до 11.3% (в среднем 8.3 ± 4.4%) от веса сухой биомассы А. рlatensis. Высказано предположение, что на биохимические показатели и жизнеспособность цианобактерий оказывала влияние сопутствующая микрофлора.

Целью работы является исследование природы ингибирования системы “кворум сенсинга” (QS) у модельной бактерии Chromobacterium subtsugae 026 (ранее – C. violaceum 026) экстрактом листьев эвкалипта прутовидного (Eucalyptus viminalis Labill) с идентификацией в его составе молекул с соответствующим вариантом биологической активности. Тестирование цельного экстракта показало выраженную QS-ингибирующую активность, развивающуюся в широком диапазоне концентраций, в несколько десятков раз ниже требуемых для подавления бактериального роста (соотношение МИК₅₀/EC₅₀ = 43.6). Химический анализ обнаруживал в экстракте присутствие шести малых молекул растительного происхождения (пирогаллол, 2,3-дигидро-3,5-дигидрокси-6-метил-4H-пиран-4-1, цимол, 4-((1E)-3-гидрокси-1-пропенил)-2-метоксифенол, галловая и пальмитиновая кислоты). QS-ингибирующий эффект этих соединений в отношении Chromobacterium spp. ранее был показан в экспериментах in vitro или предсказан на моделях in silico. Среди минорных компонентов анализируемого экстракта идентифицированы γ-капролактон и γ-октанолактон, структуры которых демонстрировали сходство с автоиндукторами QS – ацилированными гомосеринлактонами. Исследование химически синтезированных аналогов данных молекул в биотесте на C. subtsugae 026 впервые показало наличие у них QS-ингибирующей активности, характеризуемой величинами ЕС₅₀ = 354.2 и 145.6 мкг/мл соответственно. Обогащение цельного экстракта листьев эвкалипта прутовидного γ‑капролактоном или γ-октанолактоном существенно усиливало QS-ингибирующее действие подобных композиций, при изоболографическом анализе оцениваемое как взаимодополняющий (аддитивный) или взаимно потенцируемый (супераддитивный) эффекты.

Исследована биологическая активность наночастиц аспарагината хитозана, образующихся в системе хитозан‒L-аспарагиновая кислота‒вода на начальном этапе фазового разделения, в отношении клеток эу- и прокариот. Культивирование Staphylococcus aureus 209 P и Escherichia coli 113-13 в питательной среде с добавлением наночастиц приводило к массированной гибели бактериальных культур. Наиболее высокое биоцидное действие проявлялось в отношении грамположительных бактерий. Биотестирование выявило высокую биосовместимость наночастиц хитозана и их способность ускорять пролиферативную активность эпидермальных и эпителиальных клеточных культур. Полученные результаты демонстрируют перспективность использования наночастиц аспарагината хитозана в медико-биологических и фармакологических приложениях.

Важнейшее преимущество материалов из синтетических полимеров – устойчивость к биоразложению – является одновременно и причиной их накопления, и загрязнения окружающей среды. Тем не менее, некоторые пластики в аэробных условиях подвергаются медленной микробной деструкции, однако об анаэробном разложении пластиков практически ничего не известно. В рамках настоящей работы был исследован рост анаэробных умеренно термофильных (55°С) консорциумов в присутствии образцов изделий из полипропилена (ПП) и поливинилхлорида (ПВХ). Установлено, что в присутствии пластиков увеличивалось количество микробной биомассы по сравнению с контролем, образовывались продукты анаэробного разложения (СО₂, Н₂ и Н₂S), а масса образцов уменьшалась по сравнению с контролем на 4.4% (ПП) и 6.5% (ПВХ). Бактериальные клетки адгезировались и формировали колонии и биопленки на поверхности пластика. Анализ состава микробных сообществ показал, что в них значительно увеличилась численность анаэробных гидролитиков рода Tepidimicrobium, потенциальных синтрофных бактерий рода Tepidanaerobacter и, в особенности, сульфатвосстанавливающих бактерий (Desulfohalotomaculum). Исследования, проведенные с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и инфракрасной Фурье-спектроскопии, показали, что уменьшение массы пластика происходит, в основном, за счет гидролиза присутствующих в изделиях добавок (пластификаторов), однако в случае ПВХ наблюдали также изменение структуры пластика. Обсуждается роль таких микробных сообществ в водной среде и глубинных слоях полигонов твердых бытовых отходов, где в анаэробных условиях и при повышенной температуре возможна трансформация отходов ПП и ПВХ.

Проведен сравнительный филогенетический анализ генов НАД⁺-зависимых формиатдегидрогеназ (НАД⁺–ФДГ), которые обнаружены во всех доступных геномах метилотрофов родов Ancylobacter, Starkeya и Angulomicrobium, а также у других бактерий семейства Xanthobacteraceae (Xanthobacter, Aquabacter, Azorhizobium). Отмечено, что расположение представителей Xanthobacteraceae на дереве, построенном на основании сравнения аминокислотных последовательностей НАД⁺–ФДГ, коррелирует с филогенией по гену 16S рРНК. Выявлено, что последовательности белка НАД⁺–ФДГ родов Ancylobacter, Starkeya и Angulomicrobium имеют уровень идентичности 87.8–98.3%, что свидетельствует о высокой консервативности этого белка в пределах данной группы метилотрофов. Впервые анализ функциональных генов НАД⁺–ФДГ рекомендован в качестве дополнительного критерия для межвидовой дифференциации метилотрофных бактерий рода Ancylobacter.