Effect of Cultivation Temperature on Elastic, Fibrinogenolitic, and Collagenase Activity of Marine Bacteria Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248
Marine microorganisms are the main suppliers of vital organic compounds in the complex ecosystem of the World Ocean thanks to the expression of a wide range of unique enzymes, including proteases. The activity of proteases depends on both the taxonomic affiliation of the strain and the source and pl...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2025
|
| Онлайн доступ: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/234 |
| 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-234 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Microbiological Journal |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-02-28T13:23:53Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic_facet |
bacteria isolated from deep-sea sediments of the Black Sea cultivation temperature elastolytic fibrinogenolytic and collagenase activities бактерії виділені з глибоководних відкладень Чорного моря температура культивування еластолітична фібриногенолітична колагеназна активності |
| format |
Article |
| author |
Gudzenko, O.V. Varbanets, L.D. Ivanytsia, V.O. Гудзенко, О.В. Варбанець, Л.Д. Іваниця, В.О. |
| spellingShingle |
Gudzenko, O.V. Varbanets, L.D. Ivanytsia, V.O. Гудзенко, О.В. Варбанець, Л.Д. Іваниця, В.О. Effect of Cultivation Temperature on Elastic, Fibrinogenolitic, and Collagenase Activity of Marine Bacteria Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248 |
| author_facet |
Gudzenko, O.V. Varbanets, L.D. Ivanytsia, V.O. Гудзенко, О.В. Варбанець, Л.Д. Іваниця, В.О. |
| author_sort |
Gudzenko, O.V. |
| title |
Effect of Cultivation Temperature on Elastic, Fibrinogenolitic, and Collagenase Activity of Marine Bacteria Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248 |
| title_short |
Effect of Cultivation Temperature on Elastic, Fibrinogenolitic, and Collagenase Activity of Marine Bacteria Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248 |
| title_full |
Effect of Cultivation Temperature on Elastic, Fibrinogenolitic, and Collagenase Activity of Marine Bacteria Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248 |
| title_fullStr |
Effect of Cultivation Temperature on Elastic, Fibrinogenolitic, and Collagenase Activity of Marine Bacteria Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248 |
| title_full_unstemmed |
Effect of Cultivation Temperature on Elastic, Fibrinogenolitic, and Collagenase Activity of Marine Bacteria Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248 |
| title_sort |
effect of cultivation temperature on elastic, fibrinogenolitic, and collagenase activity of marine bacteria bacillus atrophaeus 08, bacillus licheniformis 043, and bacillus subtilis 248 |
| title_alt |
Вплив температури культивування на еластазну, фібриногенолітичну та колагеназну активності морських бактерій Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043 і Bacillus subtilis 248 |
| description |
Marine microorganisms are the main suppliers of vital organic compounds in the complex ecosystem of the World Ocean thanks to the expression of a wide range of unique enzymes, including proteases. The activity of proteases depends on both the taxonomic affiliation of the strain and the source and place of isolation of the microorganism. Environmental factors of bacteria, such as water salinity, its temperature, pressure, and illumination, largely determine both the composition and the physicochemical properties and substrate specificity of the enzymes produced by them. Since not only the temperature of the residence of microorganisms but also the temperature of their cultivation can significantly affect the activity, the purpose of the work was to determine the optimal cultivation temperatures of producers, necessary to achieve the maximum elastase, fibrinogenolytic, and collagenase activities of the studied strains Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248, which were isolated from different depths of the Black Sea. Methods. The objects of research were three strains: Bacillus subtilis 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248, which were isolated from bottom sediments from 3 points at depths of 888–2080 m in the Black Sea. Cultures were grown at a temperature of 12, 28, and 42 °C with a rotation speed of 210 rpm for 5 days. At the end of fermentation, the biomass was separated by centrifugation at 5000 g for 30 min. Methods of determining proteolytic (elastolytic, fibrinogenolytic, and collagenase) activity in the culture liquid supernatant were used. Results. Although the studied cultures were isolated from almost the same depth: Bacillus atrophaeus 08, Bacillus subtilis 248 (1499 m), and Bacillus licheniformis 043 (1537 m), the supernatants of their culture liquids showed different enzymatic activity depending on temperature and growth dynamics. So, for Bacillus atrophaeus 08, the highest elastase and collagenase activities were detected at 28 °C on the second day of cultivation, while fibrinogenolytic activity was detected at 12 °C on the second day of cultivation. The maximum elastase and collagenase activites of Bacillus licheniformis 043 were manifested at 28 °C on the fourth and second day of cultivation, respectively. The highest fibrinogenolytic activity was at 42 °C on the second day of cultivation. When studying Bacillus subtilis 248, it was shown that the maximum elastase activity is achieved at 12 °C on the second day of cultivation, the highest fibrinogenolytic activity was noted at 28 °C on the fourth day of cultivation, and to achieve maximum collagenase activity, it is necessary to grow at 42 °C for four days. Conclusions. The temperature of cultivation of microorganisms plays a significant role in achieving maximum proteolytic activity. Choosing the optimal growing temperature allows for increasing elastase, fibrinogenase, and collagenase activities by several times. It was established that the dynamics of synthesis in different strains is significantly different. |
| publisher |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/234 |
| work_keys_str_mv |
AT gudzenkoov effectofcultivationtemperatureonelasticfibrinogenoliticandcollagenaseactivityofmarinebacteriabacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043andbacillussubtilis248 AT varbanetsld effectofcultivationtemperatureonelasticfibrinogenoliticandcollagenaseactivityofmarinebacteriabacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043andbacillussubtilis248 AT ivanytsiavo effectofcultivationtemperatureonelasticfibrinogenoliticandcollagenaseactivityofmarinebacteriabacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043andbacillussubtilis248 AT gudzenkoov effectofcultivationtemperatureonelasticfibrinogenoliticandcollagenaseactivityofmarinebacteriabacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043andbacillussubtilis248 AT varbanecʹld effectofcultivationtemperatureonelasticfibrinogenoliticandcollagenaseactivityofmarinebacteriabacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043andbacillussubtilis248 AT ívanicâvo effectofcultivationtemperatureonelasticfibrinogenoliticandcollagenaseactivityofmarinebacteriabacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043andbacillussubtilis248 AT gudzenkoov vplivtemperaturikulʹtivuvannânaelastaznufíbrinogenolítičnutakolagenaznuaktivnostímorsʹkihbakteríjbacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043íbacillussubtilis248 AT varbanetsld vplivtemperaturikulʹtivuvannânaelastaznufíbrinogenolítičnutakolagenaznuaktivnostímorsʹkihbakteríjbacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043íbacillussubtilis248 AT ivanytsiavo vplivtemperaturikulʹtivuvannânaelastaznufíbrinogenolítičnutakolagenaznuaktivnostímorsʹkihbakteríjbacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043íbacillussubtilis248 AT gudzenkoov vplivtemperaturikulʹtivuvannânaelastaznufíbrinogenolítičnutakolagenaznuaktivnostímorsʹkihbakteríjbacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043íbacillussubtilis248 AT varbanecʹld vplivtemperaturikulʹtivuvannânaelastaznufíbrinogenolítičnutakolagenaznuaktivnostímorsʹkihbakteríjbacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043íbacillussubtilis248 AT ívanicâvo vplivtemperaturikulʹtivuvannânaelastaznufíbrinogenolítičnutakolagenaznuaktivnostímorsʹkihbakteríjbacillusatrophaeus08bacilluslicheniformis043íbacillussubtilis248 |
| first_indexed |
2025-02-26T04:08:27Z |
| last_indexed |
2025-03-01T04:15:22Z |
| _version_ |
1825544996435001344 |
| spelling |
oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-2342025-02-28T13:23:53Z Effect of Cultivation Temperature on Elastic, Fibrinogenolitic, and Collagenase Activity of Marine Bacteria Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248 Вплив температури культивування на еластазну, фібриногенолітичну та колагеназну активності морських бактерій Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043 і Bacillus subtilis 248 Gudzenko, O.V. Varbanets, L.D. Ivanytsia, V.O. Гудзенко, О.В. Варбанець, Л.Д. Іваниця, В.О. bacteria isolated from deep-sea sediments of the Black Sea cultivation temperature elastolytic fibrinogenolytic and collagenase activities бактерії, виділені з глибоководних відкладень Чорного моря температура культивування еластолітична фібриногенолітична колагеназна активності Marine microorganisms are the main suppliers of vital organic compounds in the complex ecosystem of the World Ocean thanks to the expression of a wide range of unique enzymes, including proteases. The activity of proteases depends on both the taxonomic affiliation of the strain and the source and place of isolation of the microorganism. Environmental factors of bacteria, such as water salinity, its temperature, pressure, and illumination, largely determine both the composition and the physicochemical properties and substrate specificity of the enzymes produced by them. Since not only the temperature of the residence of microorganisms but also the temperature of their cultivation can significantly affect the activity, the purpose of the work was to determine the optimal cultivation temperatures of producers, necessary to achieve the maximum elastase, fibrinogenolytic, and collagenase activities of the studied strains Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248, which were isolated from different depths of the Black Sea. Methods. The objects of research were three strains: Bacillus subtilis 08, Bacillus licheniformis 043, and Bacillus subtilis 248, which were isolated from bottom sediments from 3 points at depths of 888–2080 m in the Black Sea. Cultures were grown at a temperature of 12, 28, and 42 °C with a rotation speed of 210 rpm for 5 days. At the end of fermentation, the biomass was separated by centrifugation at 5000 g for 30 min. Methods of determining proteolytic (elastolytic, fibrinogenolytic, and collagenase) activity in the culture liquid supernatant were used. Results. Although the studied cultures were isolated from almost the same depth: Bacillus atrophaeus 08, Bacillus subtilis 248 (1499 m), and Bacillus licheniformis 043 (1537 m), the supernatants of their culture liquids showed different enzymatic activity depending on temperature and growth dynamics. So, for Bacillus atrophaeus 08, the highest elastase and collagenase activities were detected at 28 °C on the second day of cultivation, while fibrinogenolytic activity was detected at 12 °C on the second day of cultivation. The maximum elastase and collagenase activites of Bacillus licheniformis 043 were manifested at 28 °C on the fourth and second day of cultivation, respectively. The highest fibrinogenolytic activity was at 42 °C on the second day of cultivation. When studying Bacillus subtilis 248, it was shown that the maximum elastase activity is achieved at 12 °C on the second day of cultivation, the highest fibrinogenolytic activity was noted at 28 °C on the fourth day of cultivation, and to achieve maximum collagenase activity, it is necessary to grow at 42 °C for four days. Conclusions. The temperature of cultivation of microorganisms plays a significant role in achieving maximum proteolytic activity. Choosing the optimal growing temperature allows for increasing elastase, fibrinogenase, and collagenase activities by several times. It was established that the dynamics of synthesis in different strains is significantly different. Морські мікроорганізми є основними постачальниками життєво важливих органічних сполук у складній екосистемі Світового океану завдяки експресії цілого спектра унікальних ферментів, включаючи протеази. Активність протеаз залежить як від таксономічної приналежності штаму, так і від джерела та місця виділення мікроорганізму. Фактори довкілля бактерій, такі як солоність води, її температура, тиск, освітленість значною мірою визначають склад, фізико-хімічні властивості та субстратну специфічність продукованих ними ферментів. Оскільки не лише температура середовища мікроорганізмів, а й температура їх вирощування може істотно впливати на активність, метою роботи було визначити оптимальні температури культивування продуцентів, необхідні для досягнення максимальної еластазної, фібриногенолітичної та колагеназної активності досліджуваних штамів Bacillus atrophaeus 08, Bacillus licheniformis 043, Bacillus subtilis 248, які були виділені з різних глибин Чорного моря. Методи. Об’єктами дослідження були 3 штами: Bacillus subtilis 08, Bacillus licheniformis 043, Bacillus subtilis 248, виділені з донних відкладень із трьох точок на глибинах 888–2080 м у Чорному морі. Культури вирощували за температур 12, 28 і 42 °С зі швидкістю обертання 210 об/хв протягом 5 діб. Після закінчення ферментації біомасу відокремлювали центрифугуванням при 5000 g протягом 30 хв. Використовували методи визначення протеолітичної (еластолітичної, фібриногенолітичної та колагеназної) активності в супернатанті культуральної рідини. Результати. Хоча досліджувані культури були виділені майже з однакової глибини (Bacillus atrophaeus 08 і Bacillus subtilis 248 – 1499 м, Bacillus licheniformis 043 – 1537 м), супернатанти їхніх культуральних рідин проявляли різну ензиматичну активність в залежності як від температури, так і динаміки росту. Так, якщо для Bacillus atrophaeus 08 найбільша еластазна і колагеназна активності були виявлені за температури 28 °С на другу добу культивування, то фібриногенолітична − за 12 °С на другу добу вирощування. Максимальна еластазна і колагеназна активності Bacillus licheniformis 043 проявлялася за температури 28 °С на четверту і другу добу культивування відповідно. Найвища фібриногенолітична активність була за температури 42 °С на другу добу культивування. При вивченні впливу температури культивування Bacillus subtilis 248 показано, що максимальна еластазна активність досягається за температури 12 °С на другу добу культивування, найвища фібриногенолітична активність − при 28 °С на четверту добу культивування, а для досягнення максимальної колагеназної активності необхідно вирощувати культуру при 42 °С протягом чотирьох діб. Висновки. Температура культивування мікроорганізмів відіграє суттєву роль у досягненні максимальної протеолітичної актвності. Підбір оптимальної температури вирощування дозволяє збільшити в декілька разів еластазну, фібриногеназну і колагеназну активності. Встановлено, що динаміка синтезу у різних штамів суттєво відрізняється. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2025-02-25 Article Article https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/234 10.15407/ Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 87 No. 1 (2025): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 27-35 Мікробіологічний журнал; Том 87 № 1 (2025): Мікробіологічний журнал; 27-35 2616-9258 1028-0987 10.15407/ en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/234/107 Copyright (c) 2025 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |