The Effect of Pro- and Eukaryotic Inductors on the Synthesis and Antimicrobial Activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 Surfactants
By now, the mixed cultivation ("co-cultivation") of antimicrobial compound producers with other microorganisms or the introduction of biological inductors in different physiological states (live and inactivated cells, as well as the corresponding supernatants) into the culture medium is a...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2024
|
| Онлайн доступ: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/206 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Репозитарії
Microbiological Journal| id |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-206 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Microbiological Journal |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-09-03T15:29:34Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic_facet |
yeast and bacterial inductors surfactants antimicrobial activity дріжджові та бактеріальні індуктори поверхнево-активні речовини антимікробна активність |
| format |
Article |
| author |
Pirog, T.P. Ivanov, M.S. Shevchuk, T.A. Blagodyr, D.O. Пирог, Т.П. Іванов, М.С. Шевчук, Т.А. Благодир, Д.О. |
| spellingShingle |
Pirog, T.P. Ivanov, M.S. Shevchuk, T.A. Blagodyr, D.O. Пирог, Т.П. Іванов, М.С. Шевчук, Т.А. Благодир, Д.О. The Effect of Pro- and Eukaryotic Inductors on the Synthesis and Antimicrobial Activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 Surfactants |
| author_facet |
Pirog, T.P. Ivanov, M.S. Shevchuk, T.A. Blagodyr, D.O. Пирог, Т.П. Іванов, М.С. Шевчук, Т.А. Благодир, Д.О. |
| author_sort |
Pirog, T.P. |
| title |
The Effect of Pro- and Eukaryotic Inductors on the Synthesis and Antimicrobial Activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 Surfactants |
| title_short |
The Effect of Pro- and Eukaryotic Inductors on the Synthesis and Antimicrobial Activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 Surfactants |
| title_full |
The Effect of Pro- and Eukaryotic Inductors on the Synthesis and Antimicrobial Activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 Surfactants |
| title_fullStr |
The Effect of Pro- and Eukaryotic Inductors on the Synthesis and Antimicrobial Activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 Surfactants |
| title_full_unstemmed |
The Effect of Pro- and Eukaryotic Inductors on the Synthesis and Antimicrobial Activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 Surfactants |
| title_sort |
effect of pro- and eukaryotic inductors on the synthesis and antimicrobial activity of acinetobacter calcoaceticus imv b-7241 surfactants |
| title_alt |
Вплив про- та еукаріотичних індукторів на синтез та антимікробну активність поверхнево-активних речовин Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241 |
| description |
By now, the mixed cultivation ("co-cultivation") of antimicrobial compound producers with other microorganisms or the introduction of biological inductors in different physiological states (live and inactivated cells, as well as the corresponding supernatants) into the culture medium is a simple, cheap, and effective way to increase the synthesis of practically important microbial metabolites and regulate their biological activity. In most studies, researchers use bacterial strains of various species as inductors, however, in recent years, there have been an increasing number of publications reporting the use of eukaryotic inductors, in response to which there's observed an increase in the synthesis of antimicrobial compounds by the bacterial producers. In addition, the effectiveness of biological inductors depends on the conditions of their cultivation and physiological state. Aim. To study the effect of the methods of preparation and physiological state of biological inductors (gram-negative bacteria Enterobacter cloacae C-8 and yeast Saccharomyces cerevisiae BTM-1) on the activity of biosynthetic enzymes and antimicrobial activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 surfactants. Methods. Purified glycerol and crude glycerol in equimolar carbon concentration were used as a substrate for cultivation of A. calcoaceticus IMV B-7241. The microbial inductors were grown on both agar and liquid media with glucose as a carbon source. Live or inactivated cells of S. cerevisiae BTM-1 or E. cloacae C-8, as well as the corresponding supernatant, were added to the medium in an amount of 2.5–10 % (v/v). The extracellular surfactants were obtained from the supernatant of the culture liquid by extraction with a mixture of chloroform and methanol (2:1). The antimicrobial activity of surfactants against bacterial (Bacillus subtilis BT-2, Escherichia coli IEM-1, Staphylococcus aureus BMS-1, Pseudomonas sp. MI-2) and yeast (Candida albicans D-6 and Candida tropicalis PE-2) test cultures was determined by the indicator of the minimum inhibitory concentration. The activity of enzymes for the biosynthesis of surface-active glyco- (phosphoenolpyruvate carboxylase, phosphoenolpyruvate synthetase, phosphoenolpyruvate carboxykinase, trehalose phosphate synthase) and aminolipids (NADP+-dependent glutamate dehydrogenase) was analyzed in cell-free extracts obtained after sonication of cells. Results. The introduction into the culture medium of A. calcoaceticus of IMV B-7241 with glycerol of various purification degrees, both pro- and eukaryotic inductors in different physiological states was accompanied by the synthesis of surfactants, the antimicrobial activity of which against the test cultures was higher by one to two orders of magnitude compared to preparations obtained without inductors. It was found that E. cloacae C-8 cells grown in liquid medium were slightly more effective as inductors than those grown in agar medium: the minimum inhibitory concentrations against bacterial and yeast cultures of surfactants synthesised in their presence were 1–6 and 2.5–8 μg/mL, respectively. When live S. cerevisiae BTM-1 or E. cloacae C-8 cells were used as inductors, the production of microbial surfactants with higher antimicrobial activity than those synthesized in the presence of inactivated cells or supernatants was observed: the minimum inhibitory concentrations against the test cultures were in the range of 0.85–16, 2–20 and 1.5–22 μg/mL, respectively. The higher antimicrobial activity of surfactants synthesized in the presence of a pro- or eukaryotic inductor in the medium with purified glycerol may be caused by an increase of aminolipids in their composition, as evidenced by a 1.6–2.1-fold increase in NADP+-dependent glutamate dehydrogenase activity in A. calcoaceticus IMV B-7241 cells compared to the values of cultivation without inductors. The same level of activity of this enzyme during the cultivation of the IMV B-7241 strain in the medium with crude glycerol in the presence of inductors and without them may indicate the synthesis under such conditions of other, than aminolipids, metabolites with antimicrobial activity. Conclusions. As a result of this study, it was established that the antimicrobial activity of A. calcoaceticus IMV B-7241 surfactants can be increased by introducing pro- and eukaryotic inductors in the form of live or inactivated cells, as well as the corresponding supernatants into the medium with glycerol of different degrees of purification. |
| publisher |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/206 |
| work_keys_str_mv |
AT pirogtp theeffectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT ivanovms theeffectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT shevchukta theeffectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT blagodyrdo theeffectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT pirogtp theeffectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT ívanovms theeffectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT ševčukta theeffectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT blagodirdo theeffectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT pirogtp vplivprotaeukaríotičnihínduktorívnasinteztaantimíkrobnuaktivnístʹpoverhnevoaktivnihrečovinacinetobactercalcoaceticusímvv7241 AT ivanovms vplivprotaeukaríotičnihínduktorívnasinteztaantimíkrobnuaktivnístʹpoverhnevoaktivnihrečovinacinetobactercalcoaceticusímvv7241 AT shevchukta vplivprotaeukaríotičnihínduktorívnasinteztaantimíkrobnuaktivnístʹpoverhnevoaktivnihrečovinacinetobactercalcoaceticusímvv7241 AT blagodyrdo vplivprotaeukaríotičnihínduktorívnasinteztaantimíkrobnuaktivnístʹpoverhnevoaktivnihrečovinacinetobactercalcoaceticusímvv7241 AT pirogtp vplivprotaeukaríotičnihínduktorívnasinteztaantimíkrobnuaktivnístʹpoverhnevoaktivnihrečovinacinetobactercalcoaceticusímvv7241 AT ívanovms vplivprotaeukaríotičnihínduktorívnasinteztaantimíkrobnuaktivnístʹpoverhnevoaktivnihrečovinacinetobactercalcoaceticusímvv7241 AT ševčukta vplivprotaeukaríotičnihínduktorívnasinteztaantimíkrobnuaktivnístʹpoverhnevoaktivnihrečovinacinetobactercalcoaceticusímvv7241 AT blagodirdo vplivprotaeukaríotičnihínduktorívnasinteztaantimíkrobnuaktivnístʹpoverhnevoaktivnihrečovinacinetobactercalcoaceticusímvv7241 AT pirogtp effectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT ivanovms effectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT shevchukta effectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT blagodyrdo effectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT pirogtp effectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT ívanovms effectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT ševčukta effectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants AT blagodirdo effectofproandeukaryoticinductorsonthesynthesisandantimicrobialactivityofacinetobactercalcoaceticusimvb7241surfactants |
| first_indexed |
2024-09-01T17:43:34Z |
| last_indexed |
2024-09-04T04:05:58Z |
| _version_ |
1818541433201623040 |
| spelling |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-2062024-09-03T15:29:34Z The Effect of Pro- and Eukaryotic Inductors on the Synthesis and Antimicrobial Activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 Surfactants Вплив про- та еукаріотичних індукторів на синтез та антимікробну активність поверхнево-активних речовин Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241 Pirog, T.P. Ivanov, M.S. Shevchuk, T.A. Blagodyr, D.O. Пирог, Т.П. Іванов, М.С. Шевчук, Т.А. Благодир, Д.О. yeast and bacterial inductors surfactants antimicrobial activity дріжджові та бактеріальні індуктори поверхнево-активні речовини антимікробна активність By now, the mixed cultivation ("co-cultivation") of antimicrobial compound producers with other microorganisms or the introduction of biological inductors in different physiological states (live and inactivated cells, as well as the corresponding supernatants) into the culture medium is a simple, cheap, and effective way to increase the synthesis of practically important microbial metabolites and regulate their biological activity. In most studies, researchers use bacterial strains of various species as inductors, however, in recent years, there have been an increasing number of publications reporting the use of eukaryotic inductors, in response to which there's observed an increase in the synthesis of antimicrobial compounds by the bacterial producers. In addition, the effectiveness of biological inductors depends on the conditions of their cultivation and physiological state. Aim. To study the effect of the methods of preparation and physiological state of biological inductors (gram-negative bacteria Enterobacter cloacae C-8 and yeast Saccharomyces cerevisiae BTM-1) on the activity of biosynthetic enzymes and antimicrobial activity of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 surfactants. Methods. Purified glycerol and crude glycerol in equimolar carbon concentration were used as a substrate for cultivation of A. calcoaceticus IMV B-7241. The microbial inductors were grown on both agar and liquid media with glucose as a carbon source. Live or inactivated cells of S. cerevisiae BTM-1 or E. cloacae C-8, as well as the corresponding supernatant, were added to the medium in an amount of 2.5–10 % (v/v). The extracellular surfactants were obtained from the supernatant of the culture liquid by extraction with a mixture of chloroform and methanol (2:1). The antimicrobial activity of surfactants against bacterial (Bacillus subtilis BT-2, Escherichia coli IEM-1, Staphylococcus aureus BMS-1, Pseudomonas sp. MI-2) and yeast (Candida albicans D-6 and Candida tropicalis PE-2) test cultures was determined by the indicator of the minimum inhibitory concentration. The activity of enzymes for the biosynthesis of surface-active glyco- (phosphoenolpyruvate carboxylase, phosphoenolpyruvate synthetase, phosphoenolpyruvate carboxykinase, trehalose phosphate synthase) and aminolipids (NADP+-dependent glutamate dehydrogenase) was analyzed in cell-free extracts obtained after sonication of cells. Results. The introduction into the culture medium of A. calcoaceticus of IMV B-7241 with glycerol of various purification degrees, both pro- and eukaryotic inductors in different physiological states was accompanied by the synthesis of surfactants, the antimicrobial activity of which against the test cultures was higher by one to two orders of magnitude compared to preparations obtained without inductors. It was found that E. cloacae C-8 cells grown in liquid medium were slightly more effective as inductors than those grown in agar medium: the minimum inhibitory concentrations against bacterial and yeast cultures of surfactants synthesised in their presence were 1–6 and 2.5–8 μg/mL, respectively. When live S. cerevisiae BTM-1 or E. cloacae C-8 cells were used as inductors, the production of microbial surfactants with higher antimicrobial activity than those synthesized in the presence of inactivated cells or supernatants was observed: the minimum inhibitory concentrations against the test cultures were in the range of 0.85–16, 2–20 and 1.5–22 μg/mL, respectively. The higher antimicrobial activity of surfactants synthesized in the presence of a pro- or eukaryotic inductor in the medium with purified glycerol may be caused by an increase of aminolipids in their composition, as evidenced by a 1.6–2.1-fold increase in NADP+-dependent glutamate dehydrogenase activity in A. calcoaceticus IMV B-7241 cells compared to the values of cultivation without inductors. The same level of activity of this enzyme during the cultivation of the IMV B-7241 strain in the medium with crude glycerol in the presence of inductors and without them may indicate the synthesis under such conditions of other, than aminolipids, metabolites with antimicrobial activity. Conclusions. As a result of this study, it was established that the antimicrobial activity of A. calcoaceticus IMV B-7241 surfactants can be increased by introducing pro- and eukaryotic inductors in the form of live or inactivated cells, as well as the corresponding supernatants into the medium with glycerol of different degrees of purification. На теперішній час комбіноване (спільне) культивування продуцентів антимікробних сполук з іншими мікроорганізмами або внесення у середовище культивування біологічних індукторів у різному фізіологічному стані (живі, інактивовані клітини або відповідний супернатант) є простим, дешевим та достатньо способом підвищення синтезу практично важливих мікробних метаболітів і регуляції їхньої біологічної активності. У більшості робіт дослідники використовують як індуктори штами бактерій різних фізіологічних груп, проте останніми роками з’являється все більше публікацій про еукаріотичні індуктори, у відповідь на наявність яких спостерігається підвищення синтезу антимікробних сполук бактеріями-продуцентами. При цьому ефективність біологічних індукторів залежить від умов їх вирощування та фізіологічного стану. Мета. Дослідити вплив способу підготовки та фізіологічного стану біологічних індукторів (грамнегативних бактерій Enterobacter cloacae С-8 та дріжджів Saccharomyces cerevisiae БТМ-1) на активність ферментів біосинтезу та антимікробну активність поверхнево-активних речовин Acinetobacter calcoaceticus ІMВ B-7241. Методи. Як субстрат для культивування A. calcoaceticus ІMВ B-7241 використовували очищений гліцерин та відходи виробництва біодизелю в еквімолярній за вуглецем концентрації. Вирощування індукторів здійснювали на агаризованому та рідкому середовищах з глюкозою як джерелом вуглецю. Живі або інактивовані клітини S. cerevisiae БТМ-1 чи E. cloacae С-8, або відповідний супернатант вносили у середовище в кількості 2,5−10 об. %. Позаклітинні поверхнево-активні речовини виділяли із супернатанту культуральної рідини екстракцією суміші хлороформу і метанолу (2:1). Антимікробну активність поверхнево-активних речовин щодо бактеріальних (Bacillus subtilis БТ-2, Escherichia coli ІЕМ-1, Staphylococcus aureus БМС-1, Pseudomonas sp. МІ-2) і дріжджових (Candida albicans Д-6, Candida tropicalis PE-2) тест-культур аналізували за показником мінімальної інгібуючої концентрації. Активність ферментів біосинтезу поверхнево-активних гліко- (фосфоенол-піруваткарбоксилаза, фосфоенолпіруватсинтетаза, фосфоенолпіруват-карбоксикіназа, трегалозофосфатсинтаза) та аміноліпідів (НАДФ+-залежна глутаматдегідрогеназа) визначали у безклітинних екстрактах, які отримували обробкою клітин ультразвуком. Результати. Внесення у середовище культивування A. calcoaceticus ІMВ B-7241 з гліцерином різного ступеню очищення як про-, так і еукаріотичного індуктора у різному фізіологічному стані супроводжувалося синтезом поверхнево-активних речовин, антимікробна активність яких щодо досліджуваних тест-культур була на один–два порядки вищою порівняно з препаратами, одержаними без індукторів. Встановлено, що клітини E. cloacae С-8, вирощені у рідкому середовищі, виявилися дещо ефективнішими індукторами, ніж після культивування на агаризованому: мінімальні інгібуючі концентрації щодо бактеріальних і дріжджових культур, синтезованих за їх наявності поверхнево-активних речовин становили 1−6 і 2,5−8 мкг/мл відповідно. У разі використання як індукторів живих клітини S. cerevisiae БТМ-1 чи E. cloacae С-8 спостерігали утворення поверхнево-активних речовин, які характеризувалися вищою антимікробною активністю, ніж синтезовані за наявності інактивованих клітин або супернатанту: мінімальні інгібуючі концентрації щодо досліджуваних тест-культур перебували в межах 0,85−16; 2−20 і 1,5−22 мкг/мл відповідно. Вища антимікробна активність поверхнево-активних речовин, синтезованих за наявності про- чи еукаріотичного індуктора у середовищі з очищеним гліцерином може бути зумовлена підвищенням вмісту в їхньому складі аміноліпідів, про що свідчило збільшення в 1,6−2,1 рази НАДФ+-залежної глутаматдегідрогеназної активності в клітинах A. calcoaceticus ІMВ B-7241 порівняно з показниками культивування без індукторів. Однаковий рівень активності цього ферменту під час культивування штаму ІМВ В-7241 у середовищі з відходами виробництва біодизелю як за наявності індукторів, так і без них може свідчити про синтез за таких умов інших, відмінних від аміноліпідів, метаболітів з антимікробною активністю. Висновки. Отже, в результаті проведеної роботи встановлено можливість підвищення антимікробної активності поверхнево-активних речовин A. calcoaceticus ІMВ B-7241 внесенням у середовище з гліцерином різного очищення про- та еукаріотичного індукторів у вигляді живих, інактивованих клітин чи супернатанту. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2024-09-03 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/206 10.15407/microbiolj86.04.041 Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 86 No. 4 (2024): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 41-52 Мікробіологічний журнал; Том 86 № 4 (2024): Мікробіологічний журнал; 41-52 2616-9258 1028-0987 10.15407/microbiolj86.04 en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/206/78 Copyright (c) 2024 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |