Mikrobiol. Z. 2021; 83(2):20-31.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj83.02.020

Синтез та біологічна активність поверхнево-активних речовин Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241
залежно від вмісту одновалентних катіонів у середовищі культивування

Т.П. Пирог^1,2, Д.А. Луцай¹, Т.А. Шевчук², Г.О. Іутинська²

¹Національний університет харчових технологій
вул. Володимирська, 68, Київ, 01601, Україна

²Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
вул. Академіка Заболотного, 154, Київ, 03143, Україна

Мікробні поверхнево-активні речовини (ПАР) є препаратами мультифункціонального призначення завдяки комплексу фізико-хімічних (зниження поверхневого та міжфазного натягу, емульгувальна активність) та біологічних (антимікробна та антиадгезивна активності, здатність до руйнування біоплівок) властивостей . Проте недоліком ПАР, що синтезуються у вигляді комплексу сполук, є можливість зміни біологічної активності залежно від умов культивування продуцента. Мета. Дослідити вплив катіонів калію та натрію на НАДФ⁺-залежну глутаматдегідрогеназну активність безклітинного екстракту Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241 з наступною відповідною модифікацією складу поживного середовища і визначенням антимікробної та антиадгезивної активності синтезованих ПАР. Методи. Штам A. calcoaceticus ІМВ В-7241 вирощували у середовищах, що містили як джерело вуглецю 2% відпрацьованої соняшникової олії, а також різні концентрації хлориду калію і натрію (базове – 1,0 NaCl г/л, середовище 1, що не містило NaCl, середовище 2, в якому концентрація NaCl становила 2,0 г/л, середовище 3, в якому концентрація NaCl і KCl становила по 1,0 г/л). ПАР екстрагували з супернатанту культуральної рідини модифікованою сумішшю Фолча. Антиадгезивну активність та ступінь деструкції біоплівок визначали спектрофотометричним методом, антимікробну активність − за показником мінімальної інгібуючої концентрації (МІК). Активність ферментів біосинтезу поверхнево-активних аміноліпідів (НАДФ⁺-залежна глутаматдегідрогеназа) та гліколіпідів (фосфоенолпіруват(ФЕП)-карбоксилаза, ФЕП-синтетаза, ФЕП-карбоксикіназа, трегалозофосфатсинтаза) аналізували у безклітинних екстрактах, одержаних після руйнування клітин ультразвуком. Результати. Встановлено, що катіони калію і натрію у концентраціях 50 і 100 мМ є інгібіторами НАДФ⁺-залежної глутаматдегідрогенази, а в нижчих концентраціях (5−20 мМ) – активаторами цього ферменту, а також ФЕП-карбоксикінази і ФЕП-синтетази. Збільшення концентрації ПАР до 6,1−7,7 г/л під час культивування A. calcoaceticus ІМВ В-7241 у середовищі 1 і 3 зумовлено переважним синтезом за таких умов гліколіпідів, про що свідчило підвищення в 1,8−6,5 разів активності ФЕП-карбоксилази, ФЕП-карбоксикінази, ФЕП-синтетази і трегалозофосфатсинтази порівняно з показниками на базовому середовищі. Концентрація ПАР, синтезованих на базовому середовищі, становила 3,6 г/л, проте такі поверхнево-активні речовини характеризувалися найвищою антимікробною та антиадгезивною активністю. Їх мінімальні інгібуючі концентрації щодо досліджуваних тест-культур бактерій (Pseudomonas sp. MI-2, Bacillus subtilis БТ-2, Escherichia coli ІЕМ-1, Staphylococcus aureus БМС-1, Enterobacter cloaceae C-8) і грибів (Candida albicans Д-6, Rhizopus nigricans Р1, Aspergillus niger P-3, Fusarium culmorum T-7) становили 0,88−56 мкг/мл і були на 2−3 порядки нижчими порівняно з показниками, встановленими для ПАР, синтезованих на модифікованих середовищах 1−3. У разі обробки абіотичних матеріалів розчинами поверхнево-активних речовин, одержаних на базовому середовищі, адгезія бактерій і грибів була в середньому на 10−20% нижчою, ніж після обробки поверхонь синтезованими на модифікованих середовищах ПАР. За наявності 148−296 мкг/мл ПАР, одержаних на базовому середовищі, ступінь руйнування біоплівок S. aureus БМС-1 і B. subtilis БТ-2 становив 45−66, а дріжджів C. albicans Д-6 − 39−44%. За дії аналогічних концентрацій ПАР, синтезованих на модифікованих середовищах, деструкція бактеріальних і дріжджової біоплівок була нижчою: 6−52 і 20−46% відповідно. Висновки. Одержані результати узгоджуються з даними наших попередніх досліджень про можливість регуляції антимікробної та антиадгезивної активності ПАР в процесі культивування продуцента шляхом зміни у складі середовища вмісту катіонів, які є інгібіторами/активаторами ферментів, відповідальних за синтез складових комплексу ПАР, яким притаманні певні біологічні властивості.

Kлючові слова: Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241, поверхнево-активні речовини, катіони калію і натрію, біологічна активність, біосинтез.

Повний текст (PDF, англ)