ВЛИЯНИЕ КАТИОНОВ НА АКТИВНОСТЬ НАДФ+-ЗАВИСИМОЙ ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ У БАКТЕРИЙ РОДОВ ACINETOBACTER, RHODOCOCCUS И NOCARDIA – ПРОДУЦЕНТОВ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Биологические свойства микробных поверхностно-активных веществ (ПАВ) обуславливают их возможное практическое использование в качестве антимикробных агентов. По химической природе ПАВ Acinetobacter calcoaceticus IМВ В-7241, Rhodococcus erythropolis IМВ Ас-5017 и Nocardia vaccinii ІМВ В-7405 являются комплексом нейтральных, глико-, фосфо- и аминолипидов. Согласно данным литературы, аминолипиды характеризуются наиболее высокой антимикробной активностью. Ключевым ферментом биосинтеза аминолипидов у штаммов IМВ В-7241, ІМВ В-7405 и ІМВ Ас-5017 является НАДФ+-зависимая глутаматдегидрогеназа. Предполагается, что выявление возможных активаторов и/или ингибиторов этого фермента с последующей соответствующей модификацией состава питательной среды позволит регулировать состав комплекса ПАВ и его свойства.

Целью работы было исследование влияния одно- и двухвалентных катионов на активность НАДФ+-зависимой глутаматдегидрогеназы у A. calcoaceticus IМВ В-7241, R. erythropolis IМВ Ас-5017 и N. vaccinii ІМВ В-7405.

Культивирование штаммов IМВ В-7241, ІМВ Ас-5017 и ІМВ В-7405 осуществляли в жидкой минеральной среде, содержащей этанол и глицерин в качестве источника углерода. Активность НАДФ+-зависимой глутаматдегидрогеназы (КФ 1.4.1.4) в бесклеточном экстракте анализировали по образованию глутамата в процессе окислении НАДФН при 340 нм.

Установлено, что активаторами НАДФ+-зависимой глутаматдегидрогеназы у A. calcoaceticus ІМВ В-7241 являются катионы кальция (5 мМ), магния (10 мМ) и цинка (0,001–0,01 мМ), у R. erythropolis ІМВ Ас-5017 − катионы кальция (5 мМ), у N. vacсinii IМВ В-7405 − катионы кальция (5 и 10 мМ), натрия (25–100 мМ) и калия (50 и 100 мМ). Дополнительное внесение активаторов фермента или увеличение их содержания в среде культивирования исследуемых штаммов сопровождалось повышением активности НАДФ+-зависимой глутаматдегидрогеназы в 1,5–3 раза по сравнению с таковой на базовой среде.

Полученные данные предполагают возможность регуляции свойств микробных ПАВ в процессе культивирования продуцента, что в перспективе позволит получать препараты со стабильными заданными свойствами в зависимости от сферы их практического применения. 

1. Biosurfactants: multifunctional biomolecules of the 21st century / D. K. Santos [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2016. – Vol. 17.

2. Fair, R. J. Antibiotics and bacterial resistance in the 21st century / R. J. Fair, Y. Tor // Perspect. Med. Chem. – 2014. − Vol. 6. – P. 25−64.

3. Demain, A. L. Importance of microbial natural products and the need to revitalize their discovery / A. L. Demain // J. Ind. Microbiol. Biotech. – 2014. – Vol. 41, N 2. – P. 185–201.

4. Potential therapeutic applications of microbial surface-active compounds / L. Fracchi [et al.] // Bioengineering. – 2015. – Vol. 2, N 3. – P. 144–162.

5. Robbel, L. Daptomycin, a bacterial lipopeptide synthesized by a nonribosomal machinery / L. Robbel, M. A. Marahiel // J. Biol. Chem. – 2010. – Vol. 285, N 36. – P. 27501−27508.

6. Пирог, Т. П. Использование микробных поверхностно-активных веществ в биологии и медицине / Т. П. Пирог, А. Д. Конон, А. Б. Скочко // Биотехнология. – 2011. – Т. 4, № 2. – С. 24−38.

7. Influence of cultivation conditions on antimicrobial properties of Nocardia vaccinii ІMV B-7405 surfactants / Т. P. Pirog [et al.] // Biotechnologia acta. − 2016. − Vol. 9, N 1. − P. 38−47.

8. Антимикробные свойства поверхностно-активных веществ, синтезированных в различных условиях культиви- рования Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241 / Т. П. Пирог [и др.] // Микробиол. журн. – 2016. − Т. 78, № 3. − С. 2−12.

9. Intensification of surfactants’ synthesis by Rhodococcus erythropolis IMV Ac-5017, Acinetobacter calcoaceticus IMV В-7241 and Nocardia vaccinii K-8 on fried oil and glycerol containing medium / T. Pirog [et al.] // Food Bioprod. Proces. – 2013. – Vol. 91, N 2. – P. 149−157.

10. Gageostatins A–C, antimicrobial linear lipopeptides from a marine Bacillus subtilis / F. S. Tareq [et al.] // Mar. Drugs. – 2014. – Vol. 12, N 2. – Р. 871–885.

11. Physicochemical and antimicrobial properties of new rhamnolipids produced by Pseudomonas aeruginosa AT10 from soybean oil refinery wastes / A. Abalos [et al.] // Langmuir. – 2001. – Vol. 17, N 5. – P. 1367−1371.

12. Mandal, S. M. Lipopeptides in microbial infection control: scope and reality for industry / S. M. Mandal, A. E. Barbosa, O. L. Franco // Biotechnol. Adv. – 2013. – Vol. 31, N 5. – P. 338−345.

13. Подгорский, В. С. Интенсификация технологий микробного синтеза / В. С. Подгорский, Г. О. Иутинская, Т. П. Пирог. – Киев : Наук. думка, 2010. – 327 с.

14. Влияние факторов роста и некоторых микроэлементов на синтез поверхностно-активных веществ Аcinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241 / Т. П. Пирог [и др.] // Микробиол. журн. − 2013. − Т. 75, № 5. − С. 19−27.

15. Особенности метаболизма глюкозы и глицерола у Nocardia vaccinii ІМВ В-7405 − продуцента поверхностно- активных веществ / Т. П. Пирог [и др.] // Ukr. Biochem. J. – 2015. − Vol. 87, N 2. − P. 66−75.

16. Sakamoto, N. Glutamate dehydrogenase from Escherichia coli: purification and properties / N. Sakamoto, A. M. Kotre, M. A. Savageau // J. Bacteriol. − 1975. – Vol. 124, N 2. – P. 775−783.

17. Hudson, R. C. Glutamate dehydrogenase from the extremely thermophilic archaebacterial isolate AN1 / R. C. Hudson, L. D. Ruttersmith, R. M. Daniel // Biochim. Biophys. Acta. – 1993. – Vol. 1202, N 2. – P. 244–250.

18. Lee, M. K. Extremely thermostable glutamate dehydrogenase (GDH) from the freshwater archaeon Thermococcus waiotapuensis: cloning and comparison with two marine hyperthermophilic GDHs / M. K. Lee, J. M. González, F. T. Robb // Extremophiles. − 2002. – Vol. 6, N 2. – P. 151–159.

19. Glutamate dehydrogenase from the aerobic hyperthermophilic archaeon Aeropyrum pernix K1: enzymatic characterization, identification of the encoding gene, and phylogenetic implications / M. W. Bhuiya [et al.] // Extremophiles. – 2000. – Vol. 4, N 6. – P. 333–341.

20. Sarada, K. V. Isolation and characterisation of glutamate dehydrogenase from Mycobacterium smegmatis CDC 46 / K. V. Sarada, N. A. Rao, T. A. Venkitasubramanian // Biochim. Biophys. Acta. – 1980. – Vol. 615, N 2. – P. 299–308.

21. Lin, H. P. P. Purification and characterization of NADP+-specific glutamate dehydrogenase from Escherichia coli / H. P. P. Lin, H. C. Reeves // Curr. Microbiol. − 1991. – Vol. 22, N 6. – P. 371–376.

22. Choudhury, R. Aspergillus terreus NADP-glutamate dehydrogenase is kinetically distinct from the allosteric enzyme of other Aspergilli / R. Choudhury, N. S. Punekar // Mycol. Res. – 2009. – Vol. 113, N 10. – P. 1121–1126.