ҚАЗАҚСТАННЫҢ ЫСТЫҚ ТЕРМАЛДЫ СУ КӨЗДЕРІНЕН ТЕРМОФИЛЬДІ БАКТЕРИЯЛАРДЫ АНЫҚТАУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ФЕРМЕНТАТИВТІ БЕЛСЕНДІЛІГІН БАҒЛАУ
DOI:
https://doi.org/10.26577/eb.2023.v95.i2.06Кілттік сөздер:
термофильді бактериялар, идентификация, 16S рРНҚ, филогенетикалық талдау, гидролиздік ферменттер.Аннотация
Термофилді микроорганизмдердің зерттелуі сирек кездеседі, бірақ ерекше ферменттер бөліп шығару қасиеттеріне байланысты микроорганизмдердің маңызды тобына жатады. Осы тұрғыдан алғанда, Қазақстан аумағындағы зерттелмеген ыстық су көздері биотехнологиялық потенциалы бар жаңа жылу сүйгіш микроорганизмдерді іздеу үшін зерттеуді қажет етеді. Бұл жұмыста алғаш рет Қазақстан Республикасы, Алматы облысындағы геотермиялық су көзінен термофилді бактериялар бөлініп, олардың жасушадан тыс гидролитикалық ферменттерді (амилаза, целлюлаза, протеаза, және липаза) зерттелген. Зерттеу нәтижелері бойынша бес изоляттың үшеуі ферменттің барлық төрт түріне жоғары ферментативті белсенділік танытқан, ал қалғандары кем дегенде бірнеше жасушадан тыс гидролитикалық ферменттер түзетіні анықталған. Бактериялық әмбебап 16s рРНҚ генінің филогенетикалық талдауы және биохимиялық сипаттамасының нәтижелері (API 50CHE және API Zym жолақтарында) осы термалды су көзінен оқшауланған барлық изоляттардың қазіргі уақытта белгілі Geobacillus тұқымдас түрлерінен ерекшеленетінін көрсетті. Аталған геотермалды су көзі - бірегей ферменттері бар зерттелмеген жаңа микроорганизмдердің түрлеріне бай мекен екені көрсетілген және бес изоляттың біреуі 75°С-та өсуге қабілеттілігі бар екені анықталған, бұл осы тұқымдас өкілдерінің арасында ең жоғары оңтайлы өсу температурасы екеніні дәлелденген.
Библиографиялық сілтемелер
Balan A., Ibrahim D., Abdul Rahim R., Ahmad Rashid F.A. “Purification and Characterization of a Thermostable Lipase from
Benson D.A., Karsch-Mizrachi .I., Lipman D.J., et al. “GenBank.” Nucleic Acids Res., 33(Database issue) (January 2005): D34–D38. DOI: 10.1093/nar/gki063
Bergey’s Manual® of Systematic Bacteriology. New York, USA: Springer, 2009, 19-1317.
Bioinformatics, Issue no. 9 (May 2014): 1312-3. DOI: 10.1093/bioinformatics/btu033
Busk P.K., Lange L. “Cellulolytic potential of thermophilic species from four fungal orders.” AMB Express., Issue no. 1 (August 2013): 47. DOI: 10.1186/2191-0855-3-47
Coolbear T., Daniel R., Morgan H. The enzymes from extreme thermophiles: bacterial sources, thermostabilities and indus- trial relevance. Enzymes and Products from Bacteria Fungi and Plant Cells. Verlag, Germany: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1992, 57-98.
Coorevits A., Dinsdale A.E., Halket G., et al. Taxonomic revision of the genus Geobacillus: emendation of Geobacillus,
Cowan D.A. Industrial enzymes. Biotechnology, the Science and the Business. London, UK: CRC Press, 1991, 311-40.
DeCastro M.E., Rodriguez-Belmonte E., Gonzalez-Siso M.I. “Metagenomics of Thermophiles with a Focus on Discovery of Novel Thermozymes.” Front Microbiol., Issue no. 7 (September 2016): 1521. DOI: 10.3389/fmicb.2016.01521
Edgar Robert, “MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput.” Nucleic Acids Res., Issue no. 5 (March 2004): 1792-7. DOI: 10.1093/nar/gkh340
G. stearothermophilus, G. jurassicus, G. toebii, G. thermodenitrificans and G. thermoglucosidans (nom. corrig., formerly ‘thermoglucosidasius’); transfer of Bacillus thermantarcticus to the genus as G. thermantarcticus comb. nov.; proposal of Caldibacillus debilis gen. nov., comb. nov.; transfer of G. tepidamans to Anoxybacillus as A. tepidamans comb. nov.; and proposal of Anoxybacillus caldiproteolyticus sp. nov. Int J Syst Evol Microbiol., Issue no 7 (Jule 2012): 1470-85. DOI: 10.1099/ijs.0.030346-0 36 Adiguzel A., Ozkan H., Baris O., et al. Identification and characterization of thermophilic bacteria isolated from hot springs
Geobacillus sp. EPT9.” World J Microbiol Biotechnol., Issue no. 2 (February 2015): 295-306. DOI: 10.1007/s11274-014-1775-0
Geobacillus thermodenitrificans IBRL-nra.” Enzyme Res., (November 2012): 1-7. DOI: 10.1155/2012/987523
Geobacillus. Int. J. Syst. Bacteriol., Issue no 55 (May 2005): 1171-9. DOI: 10.1099/ijs.0.63452-0
Goh K.M., Kahar U.M., Chai Y.Y., et al. “Recent discoveries and applications of Anoxybacillus.” Appl Microbiol Biotech- nol., Issue no. 97 (February 2013): 1475-88. DOI: 10.1007/s00253-012-4663-2
Goloboff P.A., Farris J.S., Nixon K.C., “TNT, a free program for phylogenetic analysis.” Cladistics., Issue no. 5 (Jul 2008): 774-86. DOI: 10.1111/j.1096-0031.2008.00217.x
Gupta G., Srivastava S., Khare S., Prakash V. “Extremophiles: an overview of microorganism from extreme environment.”
in Turkey. J. Microbiol. Methods., Issue no 3 (December 2009): 321-8. DOI: 10.1016/j.mimet.2009.09.026
Int. j. environ. agric. biotech., Issue no. 2 (June 2014): 371-80. DOI: 10.5958/2230-732X.2014.00258.7
Iqbal I., Aftab M.N, Afzal M., et al. “Purification and characterization of cloned alkaline protease gene of Geobacillus stea- rothermophilus.” J Basic Microbiol., Issue no. 2 (September 2015): 160-71. DOI: 10.1002/jobm.201400190
Kasana R.C., Salwan R., Dhar H., et al. “A Rapid and Easy Method for the Detection of Microbial Cellulases on Agar Plates Using Gram’s Iodine.” Curr. Microbiol., Issue no. 5 (September 2008): 503-7. DOI: 10.1007/s00284-008-9276-8
Kovacs N. “Identification of Pseudomonas pyocyanea by the oxidase reaction.” Nature, Issue no. 4535 (September 1956): 703. DOI: 10.1038/178703a0
Kuisiene N., Raugalas J., Chitavichius D. Geobacillus lituanicus sp. nov. Int J Syst Evol Microbiol., Issue no 6 (November 2004): 1991-5. DOI: 10.1099/ijs.0.02976-0
Kumar S., Stecher G., Li M., et al. “MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across Computing Platforms.”
López-López O., Cerdán M.E., González-Siso M.I. “Hot spring metagenomics. Life.” Issue no. 2 (February 2013): 308-20. DOI: 10.3390/life3020308
Mashzhan A, Javier-López R, Kistaubayeva A, Savitskaya I, Birkeland N-K. “Metagenomics and Culture-Based Diversity Analysis of the Bacterial Community in the Zharkent Geothermal Spring in Kazakhstan”. Current Microb. Issue no. 8 (August 2021). DOI: 10.1007/s00284-021-02545-2
Meier-Kolthoff J.P., Auch A.F., Klenk H.P., Goker M. “Genome sequence-based species delimitation with confidence intervals and improved distance functions.” BMC Bioinf., Issue no. 60 (February 2013). DOI: 10.1186/1471-2105-14-60
Meier-Kolthoff JP., Hahnke R.L., Petersen J., et al. “Complete genome sequence of DSM 30083(T), the type strain (U5/41(T)) of Escherichia coli, and a proposal for delineating subspecies in microbial taxonomy.” Stand. Genomic Sci., Issue no. 2 (December 2014). DOI: 10.1186/1944-3277-9-2
Mol Biol Evol., Issue no. 6 (June 2018): 1547-9. DOI: 10.1093/molbev/msy096
Naganthran A., Masomian M., Rahman R.N., Ali M., Nooh H. “Improving the Efficiency of New Automatic Dishwashing Detergent Formulation by Addition of Thermostable Lipase, Protease and Amylase.” Molecules., Issue no. 9 (September 2017): DOI:10.3390/molecules22091577
Nazina T., Tourova T., Poltaraus A., et al. “Taxonomic study of aerobic thermophilic bacilli: descriptions of Geobacillus subterraneus gen. nov., sp. nov. and Geobacillus uzenensis sp. nov. from petroleum reservoirs and transfer of Bacillus stearother- mophilus, Bacillus thermocatenulatus, Bacillus thermoleovorans, Bacillus kaustophilus, Bacillus thermodenitrificans to Geobacil- lus as the new combinations G. stearothermophilus, G. th”, Int. J. Syst. Evol. Microbiol., Issue no. 2 (March 2001): 433-46. DOI: 10.1099/00207713-51-2-433
Novik G., Savich V., Meerovskaya O. Geobacillus Bacteria: potential commercial applications in industry, bioremediation, and bioenergy production, in: Mishra, M. (Eds.), Growing and Handling of Bacterial Cultures. London, UK: IntechOpen, 2018. DOI: 10.5772/intechopen.76053
Pattengale N.D., Alipour M., Bininda-Emonds O.R.P. et al., “How Many Bootstrap Replicates Are Necessary?”.J. Comput. Biol., Issue no. 3 (April 2010): 337-54. DOI: 10.1089/cmb.2009.0179
Raddadi Noura, Cherif Ameur, Daffonchio Daniele, et al. “Biotechnological applications of extremophiles, extremozymes and extremolytes.” Appl. Microbiol. Biotechnol., Issue no. 19 (October 2015): 7907-13. DOI: 10.1007/s00253-015-6874-9
Rice P., Longden I., Bleasby A. “EMBOSS: The European molecular biology open software suite.” Trends Genet., Issue no. 6 (Jun 2000): 276-7. doi: 10.1016/s0168-9525(00)02024-2
Schleifer K-H. Phylum XIII. Firmicutes Gibbons and Murray 1978, 5 (Firmacutes [sic] Gibbons and Murray 1978, 5).
Shaikh N.M., Patel A., Mehta S., Patel N. “Isolation and Screening of Cellulolytic Bacteria Inhabiting Different Environ- ment and Optimization of Cellulase Production.” Univers. J. Environ. Res. Technol., Issue no. 1 (2013): 39-49.
Shokatayeva D., Ignatova L., Savitskaya I., et al. “Bacterial Cellulose and Pullulan from Simple and Low Cost Production Media.” Eurasian Chem.-Technol. J., Issue no. 3 (February 2019): 247-58. DOI: 10.18321/ectj866
Stamatakis Alexandros, “RAxML version 8: a tool for phylogenetic analysis and post-analysis of large phylogenies.”
Suzuki Hirokazu. “Peculiarities and biotechnological potential of environmental adaptation by Geobacillus species.” Appl Microbiol Biotechnol, Issue no. 102 (December 2018): 10425-37. DOI: 10.1007/s00253-018-9422-6
Swofford D, “PAUP*: Phylogenetic analysis using parsimony (and other methods), version 4.0 b10. Sunderland, UK: Sinauer Associates, 2002, 49-56.
Tatusova T. “Update on Genomic Databases and Resources at the National Center for Biotechnology Information. In: Carugo O., Eisenhaber F. (eds) Data Mining Techniques for the Life Sciences. Methods in Molecular Biology. New York, USA: Humana Press, 2016, 3-30.
Verma A., Gupta M., Shirkot P. Isolation and characterization of thermophilic bacteria in natural hot water springs of Himachal Pradesh (India). Bioscan., Issue no 3 (July 2014): 947-52.
Wehr H.M., Frank JF. Standard methods for the examination of dairy products. 17thedn. Washington, DC, USA: American Public Health Association, 2004, 36-57
Woese CR., Gutell R., Gupta R., Noller H.F. “Detailed analysis of the higher-order structure of 16S-like ribosomal ribonucleic acids.” Microbiol Rev., Issue no. 4 (December 1983): 621-69
Yang S., Potprommanee L., Wang X-Q. et al. “Characterization of a thermophilic cellulase from Geobacillus sp. HTA426, an efficient cellulase-producer on alkali pretreated of lignocellulosic biomass.” Plos One., Issue no. 4 (April 2017). doi: 10.1371/ journal.pone.0175004
Zeigler D.R. “The Geobacillus paradox: why is a thermophilic bacterial genus so prevalent on a mesophilic planet?” Micro- biology, Issue no. 1 (January 2014): 1-11. DOI: 10.1099/mic.0.071696-0
Zeigler D.R. Application of a recN sequence similarity analysis to the identification of species within the bacterial genus
Zhu W., Cha D., Cheng G., et al. “Purification and characterization of a thermostable protease from a newly isolated Geoba- cillus sp. YMTC 1049.” Enzyme Microb. Technol., Issue no. 6 (May 2007): 1592-7. DOI: 10.1016/j.enzmictec.2006.11.007
Zhu Y., Li H., Ni H., et al. “Molecular cloning and characterization of a thermostable lipase from deep-sea thermophile
