Биологические науки/ 6.Микробиология

Діденко Д.О.

Національний університет харчових технологій, Україна

Вплив катіонів металів на утворення пігментів штамами B. subtilis var. aterrimus ВКМ – 761 та B. subtilis var. aterrimus CCM 877

Меланінові пігменти характеризуються високими антиоксидантними властивостями, здатні захищати клітини від УФ-випромінювання, іонізуючої радіації, мають антиканцерогенні та імуномоделювальні властивості [1]. Тому вони широко використовуються в фармацевтичній, косметичній та харчовій промисловостях [4]. Зараз, при мікробіологічному синтезі меланів, прийнято використовувати в якості продуценів гриби. Проте ця технологія стикається з низкою недоліків, до яких належить тривалий час культивування продуцента та складні методики виділення цільового продукту з біомаси. Вирішенням цих проблем може слугувати використання в якості продуцентів бактерій роду Bacillus, яким притаманна висока швидкість росту, а також здатність утворювати позаклітинний пігмент.

З літературних джерел відомо, що активність ферментів, що відповідають за синтез пігментів у мікроорганізмів часто залежить від присутності в середовищі іонів металів (напр. у Streptomyces michiganensis єдиною умовою індукції активності роботи тирозинази є наявність іонів купруму в середовищі, також при наявності іонів заліза та купруму підвищується пігментоутворення у Azotobacter chroococcum) [2]. Оскільки бактерії роду Bacillus є непатогенними, прості у ферментації, а також здатні до утворення меланінів, нами було досліджено вплив катіонів металів в середовищі культивування на пігментоутворення у штамів B. subtilis var. aterrimus ВКМ – 761 та B. subtilis var. aterrimus CCM 877.

На рис. 1 представлено вплив іонів металів на пігментоутворення штамів B. subtilis var. aterrimus ВКМ – 761 та B. subtilis var. aterrimus CCM 877

Рис. 1. Вплив катіонів металів на пігментоутворюючу здатність штамів B. subtilis var. aterrimus CCM 877 та B. subtilis var. aterrimus ВКМ – 761

Як видно з рис. 1, додаванням катіонів металів до середовища культивування можна значно збільшити синтез пігментів у досліджуваних штамів. Марганець підвищував пігментоутворення у штаму B. subtilis var. aterrimus CCM 877 в 9 разів, а у штаму B. subtilis var. aterrimus ВКМ – 761 у 13 разів.

Додавання іонів цинку та заліза також підвищувало інтенсивність пігментоутворення. Підвищення синтезу може бути пов’язане зі здатністю меланінів адсорбувати на собі катіони металів, захищаючи таким чином клітину від несприятливих факторів. При додаванні Pb²⁺ та Са²⁺ штам B. subtilis var. aterrimus ВКМ – 761 втрачав здатність до пігментоутворення, що можливо пов’язано зі зв’язуванням активного центру ферменту, що відповідає за синтез пігменту.

Таким чином, при додаванні до середовища іонів марганцю, цинку та заліза можна значно інтенсифікувати процес біосинтезу чорних пігментів штамами B. subtilis var. aterrimus CCM 877 та B. subtilis var. aterrimus ВКМ – 761.

Література:

1. Бриттон Г.  Биохимия природных пигментов. – Москва: Мир. – 1986. – 422 с..

2. Dalfard A. B., Khajeh K., Soudi M. R., N.-Manesh H., Ranjbar B., Sajedi R.H. Isolation and biochemical characterization of laccase and tyrosinase activities in a novel melanogenic soil bacterium // Enzyme and Microbial Technology. ‒ 2006. ‒ V. 39, № 7. ‒ P. 1409-1416

3. Deepak S., Eitan B.-D., Robert M., Ze`ev B., Sammy B., Arieh Z. A UV Tolerant mutant of Bacillus thuringensis subsp. kurstaki producing melanin. // Curr. Microbiol. – 2002. – V. 44, № 1– P. 25–30.

4. Duc L. H., Fraser P. D., Nguyen K., Tam M., Cutting S. M. Carotenoids present in halotolerant Bacillus spore formers. // FEMS Microbiol. Lett. – 2006. – V. 225, № 2. – P. 215 – 224.