Registration Number
0824U000159, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
11-01-2024
popup.evolution
o
Title
Actinomycetes from the rhizosphere of Greek juniper Juniperus excelsa M.-Bieb.: Genetic diversity and biosynthetic properties.
Author
Stepan I. Tistechok,
popup.head Oleksandr M. Gromyko
popup.opponent Liudmyla O. Biliavska
popup.opponent Oksana O. Poronnik
popup.review Nataliya D. Romanyuk
popup.review Oksana M. Moroz
popup.rada
Ivan Franko National University of Lviv
Description
Дисертаційна робота присвячена дослідженню генетичного різноманіття природних ізолятів актиноміцетів ризосфери ялівцю високого (Juniperus excelsa M.-Bieb.) та їхнього потенціалу як продуцентів біологічно активних сполук, зокрема антибіотиків. Поява і швидке поширення патогенних мікроорганізмів з множинною стійкістю до антибіотиків стали нагальною проблемою глобальної охорони здоров’я. Ця тривожна тенденція не лише створює значні виклики в усьому світі, але й загрожує звести нанівець досягнутий прогрес у боротьбі з інфекційними захворюваннями. Актиноміцети – різноманітна група грампозитивних бактерій, які широко розповсюджені в різних біотопах, особливо в ґрунтах, де відіграють важливу роль у забезпечені кругообігу поживних речовин. Ці бактерії відіграли вирішальну роль у розробці багатьох життєво важливих терапевтичних засобів для боротьби з інфекційними, онкологічними та іншими захворюваннями. Однак, сьогодні темпи відкриття нових сполук із антибіотичними властивостями значно сповільнилися. Одним з підходів до вирішення цієї проблеми є дослідження нових і недостатньо вивчених середовищ існування мікроорганізмів для виявлення продуцентів нових біологічно активних сполук. В цьому аспекті, територія України є одним з таких регіонів, мікробне біорізноманіття якого практично не вивчали. Досліджено філогенетичне різноманіття актиноміцетів, виділених з ризосфери J. excelsa, в результаті якого, визначено родини та роди, до яких належать ці ізоляти. Встановлено приналежність виділених актиноміцетів до одинадцяти родів Actinoplanes, Actinorectispora, Amycolatopsis, Kribbella, Micrococcus, Micromonospora, Nocardia, Promicromonospora, Rhodococcus, Saccharopolyspora та Streptomyces класу Actinomycetia. Виявлено, що найбільша кількість ізолятів, 350 або 94% від усіх, належали до роду Streptomyces. Здійснено аналіз антагоністичних властивостей актиноміцетів проти широкого пулу тест-культур мікроорганізмів. Показано, що значна кількість ізолятів здатна пригнічувати ріст збудників внутрішньолікарняних інфекцій (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumonia, Proteus vulgaris та Candida albicans). Окрім цього, виявили понад 60% ізолятів, які затримували ріст хоча б однієї з використаних тест-культур фітопатогенних мікроорганізмів. Серед них найбільше антагоністів було проти грамгенативних бактерій фітопатогенних бактерій. Для значної кількості досліджених природних ізолятів ризосфери J. excelsa властиві потенційні ріст-стимулювальні властивості, такі як здатність до асиміляції атмосферного азоту, солюбілізації нерозчинних форм Фосфору, синтез індоліл-3-оцтової кислоти та сидерофорів, які задіяні в асиміляції мікроелементів, зокрема заліза. Дереплікативний аналіз екстрактів вторинних метаболітів актиноміцетних ізолятів, які мали різний спектр та рівень антимікробної дії виявлено антибіотики десертоміцин А, канханаміцин А, стрепторубін В, спектинабілін, антиміцини, спіраміцини та стамбоміцини. Застосовуючи специфічні мікробні біосенсори здійснено скринінг продуцентів певних класів антибіотиків. Внаслідок чого виявлено два ізоляти, які продукували бернінаміцини А і В, 31 ізолят із потенційною здатністю до синтезу антибіотиків-інгібіторів клітинної стінки бактерій та 26 потенційних продуцентів памаміцинів. В результаті рутинного скринінгу вторинних метаболітів досліджуваних ізолятів з широким спектром антимікробної дії відкрито два нові антибіотики фурахіноцини L і K. Вони у своїх структурах містять модифікації полікетид-нафтохінонового скелету, які до нині ще не були описані для фурахіноцинів. Ідентифіковано кластер генів, який ймовірно відповідає за біосинтез фурахіноцинів K та L. Запропоновано ймовірний шлях біосинтезу фурахіноцинів K та L на основі передбачуваних функцій генів наявних у кластері, даних біосинтезу фурахіноцину С та подібних сполук. Встановлено, що фурахіноцин К виявляє цитотоксичну активність проти клітинної лінії HepG2 зі значенням ІС50 12,6 мкг/мл, проте не має антимікробної дії. Водночас, для фурахіноцину L характерна антибактеріальна активність проти грампозитивних бактерій. Виконане дослідження вказує на великий біосинтетичний потенціал природних ізолятів актиноміцетів, виділених з ризосфери J. excelsa. Виявлені в ході роботи рідкісні роди актиноміцетів можуть бути щедрим джерелом нових біологічно активних речовин. Створена в ході роботи колекція природних ізолятів актиноміцетів може бути платформою для розроблення нових терапевтичних препаратів медичного і ветеринарного призначення, а також біопрепаратів для сільського господарства.
Registration Date
2024-01-05
popup.nrat_date
2024-01-05 / 2026-07-01
