Филогенетический анализ микробного мата в горячем источнике Гарга (Байкальская рифтовая зона) и разнообразие природных пептидаз


https://doi.org/10.18699/VJ17.319

Полный текст:


Аннотация

В настоящее время в микробной экологии активно применяются методы метагеномного анализа, которые позволяют охарактеризовать таксономический состав и разнообразие микробных сообществ. Гидролитические бактерии, в частности протеолитики, в горячих источниках занимают нишу первичных деструкторов, благодаря способности секретировать фер­менты, активные в широких диапазонах значений рН и температур. Целью данной работы было определение таксономического состава, структуры бактериального микробного мата и выявление пептидаз в термофильном микробном сообществе Гарга. Гидрохимический анализ воды показал высокое содержание сульфатов – 390 мг/дм3. В микроэлементном составе воды отмечены повышенные концентрации B, Rb, Li, Ba и Sr. Проведен анализ таксономического разнообразия микробного мата в горячем источнике Гарга, в температурной зоне 54 °С. Структура микробного мата представлена разнообразными филогенетическими группами мезофильных и термофильных бактерий с различными метаболическими и экологическими функциями. Наибольшую долю в сообществе составил филум Firmicutes (64 %). Анализ собранных метагеномных последовательностей микробного мата позволил впервые систематизировать и дать характеристику выявленных пептидаз в микробном мате горячего источника Гарга. Сравнение метагеномных последовательностей репрезентативных данных выявило доминирование ферментов класса сериновых пептидаз. Природные пептидазы в исследуемом микробном сообществе обеспечивают гидролиз биополимеров на первых этапах деструкции органического вещества и могут представлять биотехнологический интерес.


Об авторах

Е. В. Лаврентьева
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук; Бурятский государственный университет.
Россия
Улан-­Удэ.


А. А. Раднагуруева
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Улан-­Удэ.


Т. Г. Банзаракцаева
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Улан-­Удэ.


С. М. Базаров
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Улан-­Удэ.


Д. Д. Бархутова
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Улан-­Удэ.


И. Д. Ульзетуева
Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Улан-­Удэ.


М. К. Чернявский
Геологический институт Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Улан-­Удэ.


М. Р. Кабилов
Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук.
Россия
Новосибирск.


В. В. Хахинов
Бурятский государственный университет.
Россия
Улан-­Удэ.


Список литературы

1. Andrade C.M., Aguiar W.B., Antranikian G. Physiological aspects involved in production of xylanolytic ensymes by deep-sea hyperthermophilic archaeon Pyrodictium abyssi. Appl. Biochem. Biothechnol. 2001;91-93:655-669.

2. Barkhutova D.D., Tsyrenova D.D., Bryanskaya A.V., Danilova E.V., Zaitseva S.V., Namsaraev Z.B. Mikrobnye maty. Geokhimicheskaya deyatel’nost’ mikroorganizmov gidroterm Baykal’skoy riftovoy zony [Microbial mats. Geochemical activity of microorganisms in thermal springs of the Baikal Rift zone]. Novosibirsk: Acad. Publ. House “Geo”, 2011. (in Russian)

3. Bergquist P.L., Gibbs M.D., Morris D.D., Teʼo V.S.J., Saul D.J., Morgan H.W. Molecular diversity of thermophilic cellulolytic and hemicellulolytic bacteria. FEMS Microbiol. Ecol. 1999;28:99-110.

4. Bonch-Osmolovskaya E.A. Thermophilic microorganisms: a general overview. Trudy Instituta mikrobiologii im. S.N. Vinogradskogo. [Gal’chenko V.F. (Ed.) Proceeding of the Winogradsky Institute of Microbiology]. Moscow: Nauka Publ., 2011;5-14. (in Russian)

5. Grady E.N., MacDonald J., Liu L., Richman A., Yuan Z.-C. Current knowledge and perspectives of Paenibacillus: a review. Microb. Cell Factories. 2016;15:203. DOI 10.1186/s12934-016-0603-7.

6. Gupta R., Beg Q., Lorenz P. Bacterial alkaline proteases: molecular approaches and industrial applications. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2003;59(1):15-32.

7. Kozina I.V., Kublanov I.V., Kolganova T.V., Chernyh N.V., BonchOsmolovskaya E.A. Caldanaerobacter uzonensis sp. nov., an anaerobic, thermophilic, heterotrophic bacterium isolated from a hot spring. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2010;60:1372-1375.

8. Krishnan T., Chandra A.K. Purification and characterization of α-amylase from Bacillus licheniformis CUMC305. Appl. Environ. Microbiol. 1983;46:430-437.

9. Kublanov I.V., Podosokorska O.A. Thermophilic microorganisms decomposing biopolymers. Trudy Instituta mikrobiologii im. S.N. Vinogradskogo. [Gal’chenko V.F. (Ed.) Proceeding of the Winogradsky Institute of Microbiology]. Moscow: Nauka Publ., 2011;315342. (in Russian)

10. Lomonosov I.S. Geokhimiya i formirovanie sovremennykh gidroterm Baykalskoy riftovoy zony [Geochemistry and Formation of Modern Thermal Springs in the Baikal Rift Zone]. Novosibirsk: Nauka Publ., 1974. (in Russian)

11. Mackenzie R., Pedrós-Alió C., Díez B. Bacterial composition of microbial mats in hot springs in Northern Patagonia: variations with seasons and temperature. Extremophiles. 2013;17:123-136. DOI 10.1007/s00792-012-0499-z.

12. Madigan M.T. Bacterial habitats in extreme environments. Journey to Diverse Microbial. Worlds. 2000; 2:61-72.

13. Namsaraev Z.B., Zaitseva S.V., Dmitrieva O.M., Barkhutova D.D. Structure and functional activity of microbial mats of the Garga thermal spring (Barguzin valley). Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of the Buryat State University. 2011;14а: 231-239. (in Russian)

14. Oliveira A.S., Xavier-Filho J., Sales M.P. Cysteine proteinases and cystatins. Brazil. Arch. Biol. Technol. 2003;46(1):91-104.

15. Portillo M.C., Sririn V., Kanoksilapatham W., Gonzalez J.M. Differential microbial communities in hot spring mats from Western Thailand. Extremophiles. 2009; 13(2):321-331. DOI 10.1007/s00792008-0219-x.

16. Radnagurueva A.A., Lavrentieva E.V., Budagaeva V.G., Barkhutova D.D., Namsaraev B.B., Dunaevsky Y.E. Organotrophic bacteria of the Baikal Rift Zone hot springs. Microbiology (Mikrobiologiya). 2016;85(3):367-378.

17. Rao M.B., Tanksale A.M., Ghatge M.S., Deshpande V.V. Molecular and biotechnological aspects of microbial proteases. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1998;62(3):597-635.

18. Thibault V., Lovejoy C., Jungblut A.D., Vincent W.F., Corbeil J. Metagenomic profiling of Arctic microbial mat communities as nutrient scavenging and recycling systems. Limnol. Oceanogr. 2010; 55(5):1901-1911. DOI 10.4319/lo.2010.55.5.190.

19. Uhl A.M., Daniel R.M. The first description of an archaeal hemicellulase: the xylanase from Thermococcus zilligii AN1. Extremophiles. 1999;3:263-267.

20. Ward D.E., Shockley K.R., Chang L.S., Levy R.D., Michel J.K., Conners S.B., Kelly R.M. Proteolysis in hyperthermophilic microorganisms. Archaea. 2002;1:63-74.

21. Zamana L.V., Khakhinov V.V., Danilova E.V., Barkhutova D.D. Hydrochemistry of mineral waters. Geokhimicheskaya deyatelnost mikroorganizmov gidroterm Baykalskoy riftovoy zony [Geochemical activity of microorganisms in thermal springs of the Baikal Rift zone]. Novosibirsk: Acad. Publ. House “Geo”, 2011;62-101. (in Russian)


Дополнительные файлы

Просмотров: 111

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)