Mikrobiol. Z. 2021; 83(2):3-11.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj83.02.003

Ензиматична активність антарктичних бактерій

Н.В. Борзова, Г.В. Гладка, O.В. Гудзенко, В.М. Говоруха, О.Б. Таширєв

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
вул. Академіка Заболотного, 154, Київ, 03143, Україна

Антарктичний регіон має значний потенціал для вивчення біорізноманіття мікроорганізмів та пошуку бактеріальних продуцентів гліколітичних та протеолітичних ензимів з новими властивостями. Метою дослідження було вивчення позаклітинної глікозидазної та протеолітичної активності чотирьох штамів бактерій, виділених із чорних лишайників скель острова Ґаліндез в Антарктиці. Методи. Культури бактерій вирощували у глибинних умовах при 15 та 26°С протягом 48 год. Для дослідження глікозидазної активності використовували середовища наступного складу (у г/л): 1) рамноза – 5,0; сечовина – 1,0; дріжджовий автолізат – 0,3; KH₂PO₄ – 0,5; MgSO₄×7H₂O – 0,25; KCl – 0,3; pH 6,0; 2) соєве борошно – 20,0; сечовина – 1,0; дріжджовий автолізат – 0,3; KH₂PO₄ – 0,5; MgSO₄×7H₂O – 0,25; KCl – 0,3; pH 6,0. Вивчення протеолітичної активності проводили після вирощування на середовищі з желатином. Для визначення ензиматичної активності бактерій використовували синтетичні та природні субстрати: п-нітрофенілглікозиди, розчинний крохмаль, желатин, казеїн та конго-род еластин. Виділення ензимних препаратів M. foliorum та Rothia sp. проводили шляхом осадження 90% сульфатом амонію з фільтрата культуральної рідини продуцента після культивування. Визначення термооптимуму проводили в діапазоні температур 10–50°С, рН-оптимуму – в діапазоні рН від 3,0 до 9,0. Результати. Всі досліджені штами проявляли α-фукозидазну активність. M. foliorum, S. aquimarina та Rothia sp. проявляли α- та β-ксилозидазну, β-глюкозидазну та(або) β-N-ацетилглюкозамінідазну активності у різних співвідношеннях. Відмічена активність може свідчити про присутність у цих бактерій ензиматичного комплексу гідролізу ліхенанів та ксиланів, які є складовою полісахаридів рослин та лишайників. Культури P. fluorescens та M. foliorum також ефективно гідролізували желатин. Висока α-ксилозидазна активність M. foliorum 181n2 (3,9 од/мл) та Rothia sp. 190n2 (4,1 од/мл) дозволяє розглядати ці штами в якості нових продуцентів α-ксилозидази для гідролізу ксиланів та ксилоглюканів. Слід зазначити, що ензиматична активність всіх досліджених штамів була вище на 20–42% за культивування при 15°C у порівнянні з вирошуванням при 26°C. Було досліджено деякі фізичні властивості ензимних препаратів грубої очистки з α-ксилозидазною активністю, виділених із культуральної рідини M. foliorum та Rothia sp. Термооптимум α-ксилозидазної активності M. foliorum та Rothia sp. спостерігався при 35°С, а рН оптимум складав 6,0 та 6,5 відповідно. Обидва ензимні препарати показали високий рівень стабільності в діапазоні рН від 4,0 до 7,0 та термостабільність при температурі 15–35°С. Було відмічено збереження активності на рівні 75–100% за цих умов протягом 24-х годин інкубування. Обидва ензимні препарати проявляли високу стабільність під час збереження при 4°С. Висновки. Антарктичні лишайники можуть бути джерелом бактеріальних продуцентів полісахарид-деградувальних ензимів з новими властивостями та низьким температурним оптимумом дії. Низькотемпературний антарктичний регіон відкриває широкі можливості для дослідження адаптивних механізмів мікроорганізмів та їхніх ензиматичних систем з метою розробки нових біотехнологій.

Ключові слова: Pseudomonas fluorescens, Microbacterium foliorum, Sporosarcina aquimarina, Rothia sp., глікозидазна та протеолітична активності, α-ксилозидаза.

Повний текст (PDF, англ)