Сурфактин: биологическая активность и возможность применения в сельском хозяйстве (обзор)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обобщена и проанализирована актуальная информация о сурфактине – циклическом липопептиде, одном из наиболее изученных микробных биосурфактантов. Представлены механизм биосинтеза сурфактина, спектр его природных и синтетических изоформ, биологическая активность сурфактина и его роль в регуляции процессов жизнедеятельности продуцентов. Продемонстрирован потенциал использования сурфактина и биопрепаратов, полученных на основе бактерий рода Bacillus – продуцентов сурфактина, для защиты и стимуляции иммунитета растений.

Об авторах

О. В. Кисиль

Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе

Автор, ответственный за переписку.
Email: olvv@mail.ru
Россия, 119021, Москва

В. С. Трефилов

Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: olvv@mail.ru
Россия, 119991, Москва

В. С. Садыкова

Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе

Email: olvv@mail.ru
Россия, 119021, Москва

М. Э. Зверева

Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: olvv@mail.ru
Россия, 119991, Москва

Е. А. Кубарева

Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского
Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: olvv@mail.ru
Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Fracchia L., Banat J.J., Cavallo M., Ceres C., Banat I.V. // AIMS Bioengineering. 2015. V. 2. № 3. P. 144–162. https://doi.org/10.3934/bioeng.2015.3.144
  2. Wu Y.S., Ngai S.C., Goh B.H., Chan K.G., Lee L.H., Chuah L.H. // Front Pharmacol. 2017. V. 8. Art. 76. https://doi.org/10.3389/fphar.2017.00761
  3. Arima K., Kakinuma A., Tamura G. // Biochem. Biophys. Res. Commun.1968. V. 31. P. 488–494. https://doi.org/10.1016/0006-291X(68)90503-2
  4. Lilge L., Ersig N., Hubel P., Aschern M., Pillai E., Klausmann P., Pfannstiel J., Henkel M., Heravi K.M., Hausmann R. // Microorganisms. 2022. V. 10. № 4. P. 779. https://doi.org/10.3390/microorganisms10040779
  5. Bartal A., Vigneshwari A., Boka B., Voros M., Takacs I., Kredics L., Manczinger L., Varga M., Vágvolgyi C., Szekeres A. // Molecules. 2018. V. 23. № 10 Art. 2675. https://doi.org/10.3390/molecules23102675
  6. Stein T. // Mol. Microbiol. 2005. V. 56. № 4. P. 845–857. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2005.04587.x
  7. Caulier S., Nannan C., Gillis A., Licciardi F., Bragard C., Mahillon J. // Front. Microbiol. 2019. V. 10. Art. 302. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00302
  8. Hsieh F.C., Li M.C., Lin T.C., Kao S.S. // Curr. Microbiol. 2004. V. 49. P. 186–191. https://doi.org/10.1007/s00284-004-4314-7
  9. Long X., He N., He Y., Jiang J., Wu T. // Bioresour. Technol. 2017. V. 241. P. 200–206. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.05.120
  10. Marcelino L., Puppin-Rontani J., Coutte F., Machini M.T., Etchegaray A., Puppin-Rontani R.M. // Amino Acids. 2019. V. 51. P. 1233–1240. https://doi.org/10.1007/s00726-019-02750-1
  11. Banat I.M., Franzetti A., Gandolfi I., Bestetti G., Martinotti M.G., Fracchia L., Smyth T.J., Marchant R. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. V. 87. № 2. P. 427–444. https://doi.org/10.1007/s00253-010-2589-0
  12. Varvaresou A., Iakovou K. // Lett. Appl. Microbiol. 2015. V 61. № 3. P. 214–223. https://doi.org/10.1111/lam.12440
  13. Kakinuma A., Hori M., Isono M., Tamura G., Arima K. // Agric. Biol. Chem. 1969. V. 33. P. 971–972. https://doi.org/10.1080/00021369.1969.10859408
  14. Kakinuma A., Sugino H., Isono M., Tamura G., Arima K. // Biol. Chem. 1969. V. 33. P. 973–976. https://doi.org/10.1080/00021369.1969.10859409
  15. Liu J.F., Mbadinga S.M., Yang S.Z., Gu J.D., Mu B.Z. // Int. J. Mol. Sci. 2015 V. 16. № 3. P. 4814–4837. https://doi.org/10.3390/ijms16034814
  16. Liu J., Zou A., Mu B. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2010. V. 361. P. 90–95. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.03.021
  17. Vass E., Besson F., Majer Z., Volpon L., Hollosi M. // Biochem. Biophys. Res Commun. 2001. V. 282. № 1. P. 361–367. https://doi.org/10.1006/bbrc.2001.4469
  18. Bonmatin J.-M., Laprevote O., Peypoux F. // Comb. Chem. High Throughput Screen. 2003. V. 6. № 6. P. 541–556. https://doi.org/10.2174/138620703106298716
  19. Aleti G, Sessitsch A, Brader G. // Comput. Struct. Biotechnol. J. 2015. V. 13. P. 192–203. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2015.03.003
  20. Kecskemeti A., Bartal A., Boka B., Kredics. L, Manczinger L., Shine K., Alharby N.S., Khaled J.M., Varga M., Vagvolgyi C., Szekeres A. // Molecules. 2018. V. 23. Art. 2224. https://doi.org/10.3390/molecules23092224
  21. Aleti G., Lehner S., Bacher M., Compant S., Nikolic B., Plesko M., Schuhmacher R., Sessitsch A., Brader G. // Environ. Microbiol. 2016. V. 18. № 8. P. 2634–2645. https://doi.org/10.1111/1462-2920.13405
  22. Liu J.F., Yang J., Yang S.Z., Ye R.Q., Mu B.Z. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2012. V. 166. № 8. P. 2091–2100. https://doi.org/10.1007/s12010-012-9636-5
  23. Liu X., Tao X., Zou A., Yang S., Zhang L., Mu B. // Protein Cell. 2010. V. 1. № 6. P. 584–594. https://doi.org/10.1007/s13238-010-0072-4
  24. Kracht M., Rokos H., Ozel M., Kowall M., Pauli G., Vater J. // J. Antibiot. (Tokyo). 1999. V. 52. № 7. P. 613–619. https://doi.org/10.7164/antibiotics.52.613
  25. Eeman M., Berquand A., Dufrene Y.F., Paquot M., Dufour S., Deleu M. // Langmuir. 2006. V. 22. № 26. P. 11337–11345.
  26. Liu X., Yang S., Mu B. // Process Biochemistry. 2009. V. 44. № 1. P. 1144–1151. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2009.06.014
  27. Morikawa M., Hirata Y., Imanaka T. // Biochim. Biophys Acta. 2000. V. 1488. № 3. P. 211–218. https://doi.org/10.1016/s1388-1981(00)00124-4
  28. Dufour S., Deleu M., Nott K., Wathelet B., Thonart P., Paquot M. // Biochim. Biophys Acta. 2005. V. 1726. № 1. P. 87–95. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2005.06.015
  29. Jiang J., Gao L., Bie X., Lu Z., Liu H., Zhang C., Lu F., Zhao H. // BMC Microbiol. 2016. V. 16. Art. 31. https://doi.org/10.1186/s12866-016-0645-3
  30. Medema M.H., Kottmann R., Yilmaz P., Cummings M., Biggins J.B., Blin K., de Bruijn I., Chooi Y.H., Claesen J., Coates R.C. // Nat. Chem. Biol. 2015. V. 11. P. 625–631. https://doi.org/10.1038/nchembio.1890
  31. Theatre A., Cano-Prieto C., Bartolini M., Laurin Y., Deleu M., Niehren J., Fida T., Gerbinet S., Alanjary M., Medema M.H., Leonard A., Lins L., Arabolaza A., Gramajo H., Gross H., Jacques P. // Front. Bioeng. Biotechnol. 2021. V. 9. Art. 623701. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.623701
  32. Koumoutsi A., Chen X.H., Henne A., Liesegang H., Hitzeroth G., Franke P., Vater J., Borriss R. // J. Bacteriol. 2004. V. 186. № 4. P. 1084–1096. https://doi.org/10.1128/JB.186.4.1084-1096.2004
  33. Willenbacher J., Mohr T., Henkel M., Gebhard S., Mascher T., Syldatk C., Hausmann R. // J. Biotechnol. 2016. V. 224. P. 14–17. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.03.002
  34. Jiao S., Li X., Yu H., Yang H., Li X., Shen Z. // Biotechnol. Bioeng. 2017. V. 114. P. 832–842. https://doi.org/10.1002/bit.26197
  35. Quadri L.E., Weinreb P.H., Lei M., Nakano M.M., Zuber P., Walsh C.T. // Biochemistry. 1998. V. 37. № 6. P. 1585–1595. https://doi.org/10.1021/bi9719861
  36. Nakano M.M., Corbell N., Besson J., Zuber P. // MGG Mol. Gen. Genet. 1992. V. 232. P. 313–321. https://doi.org/10.1007/BF0028001
  37. Li X., Yang H., Zhang D., Li X., Yu H., Shen Z. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2015. V. 42. P. 93–103. https://doi.org/10.1007/s10295-014-1527-z
  38. Rahman F.B., Sarkar B., Moni R., Rahman M.S. // Biotechnol. Rep. 2021. V. 32. P. e00686. https://doi.org/10.1016/j.btre.2021.e00686
  39. Seydlova G., Svobodova J. // Cent. Eur. J. Med. 2008. V. 3. P. 123–133. https://doi.org/10.2478/s11536-008-0002-5
  40. Ishigami Y., Osman M., Nakahara H., Sano Y., Ishiguro R., Matsumoto M. // Colloids Surf. B. 1995. V. 4. P. 341–348.
  41. Chen B., Wen J., Zhao X., Ding J., Qi G. // Front. Microbiol. 2020 V. 11. Art. 631. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00631
  42. Ongena M., Jourdan E., Adam A., Paquot M., Brans A., Joris B., Arpigny J.L., Thonart P. // Environ Microbiol. 2007. V. 9. № 4. P.1084–1090. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2006.01202.x
  43. Deleu M., Lorent J., Lins L., Brasseur R., Braun N., El Kirat K., Nylander T., Dufrene Y.F., Mingeot-Leclercq M.P. // Biochim. Biophys. Acta. 2013. V. 1828. № 2. P. 801–815. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2012.11.007
  44. Li T, Li L, Du F, Sun L, Shi J, Long M, Chen Z. // Molecules. 2021. V. 26. № 11. Art. 3438. https://doi.org/10.3390/molecules26113438
  45. Tran C., Cock I.E., Chen X., Feng Y. // Antibiotics (Basel). 2022. V. 11. № 1. Art. 88. https://doi.org/10.3390/antibiotics11010088
  46. Maget-Dana R., Ptak M. // Biophys. J. 1995. V. 68. P. 1937–1943. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(95)80370-X
  47. Maget-Dana R., Ptak M. // J. Colloid Interface Sci. 1992. V. 153. P. 285–291. https://doi.org/10.1016/0021-9797(92)90319-H
  48. Liu J., Li W., Zhu X., Zhao H., Lu Y., Zhang C., Lu Z. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2019 V. 103. № 11. P. 4565–4574. https://doi.org/10.1007/s00253-019-09808-w
  49. Stoll A., Salvatierra-Martínez R., Gonzalez M., Araya M. // Microorganisms. 2021 V. 9. № 11. Art. 2251. https://doi.org/10.3390/microorganisms9112251
  50. Marahiel M.A., Nakano M.M., Zuber P. // Mol. Microbiol. 1993. V. 7. № 5. P. 631–636. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.1993.tb01154.x
  51. Raaijmakers J.M., De Bruijn I., Nybroe O., Ongena M. // FEMS Microbiol. Rev. 2010. V. 34. № 6. P. 1037–1062. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2010.00221.x
  52. Sachdev D.P., Cameotra S.S. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2013. V. 97. P. 1005–1016. https://doi.org/10.1007/s00253-012-4641-8
  53. Chowdhury S.P., Hartmann A., Gao X., Borriss R. // Front. Microbiol. 2015. V. 6. Art. 780. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00780
  54. Hofemeister J., Conrad B., Adler B., Hofemeister B., Feesche J., Kucheryava N., Steinborn G., Franke P., Grammel N., Zwintscher A., Leenders F., Hitzeroth G., Vater J. // Mol. Genet. Genomics. 2004. V. 272. № 4. P. 363–378. https://doi.org/10.1007/s00438-004-1056-y
  55. Morikawa M. // J. Biosci Bioeng. 2006. V. 101. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1263/jbb.101
  56. Therien M., Kiesewalter H.T., Auria E., Charron-Lamoureux V., Wibowo M., Maroti G., Kovacs A.T., Beauregard P.B. // Biofilm. 2020. V. 2. Art. 100021. https://doi.org/10.1016/j.bioflm.2020.100021
  57. Asaka O., Shoda M. // Appl. Environ. Microbiol. 1996. V. 62. № 11. P. 4081–4085. https://doi.org/10.1128/aem.62.11.4081-4085.1996
  58. Toure Y., Ongena M., Jacques P., Guiro A., Thonart P. // J. Appl. Microbiol. 2004. V. 96. № 5. P. 1151–1160. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2004.02252.x
  59. Bais H.P., Fall R., Vivanco J.M. // Plant Physiol. 2004. V. 134. № 1. P. 307–319. https://doi.org/10.1104/pp.103.028712
  60. Zeriouh H., de Vicente A., Perez-García A., Romero D. // Environ. Microbiol. 2014. V. 16. № 7. P. 2196–2211. https://doi.org/10.1111/1462-2920.12271
  61. Luo C., Zhou H., Zou J., Wang X., Zhang R., Xiang Y., Chen Z. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015. V. 99. № 4. P. 1897–1910. https://doi.org/10.1007/s00253-014-6195-4
  62. Fan H., Zhang Z., Li Y., Zhang X., Duan Y., Wang Q. // Front. Microbiol. 2017. V. 8. Art. 1973. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01973
  63. Nifakos K., Tsalgatidou P.C., Thomloudi E.E., Skagia A. Kotopoulis D., Baira E., Delis C., Papadimitriou K., Markellou E. Venieraki A., Katinakis P. // Plants (Basel). 2021. V. 10. № 8. Art. 1716. https://doi.org/10.3390/plants10081716
  64. García-Gutierrez L. Zeriouh H., Romero D., Cubero J., de Vicente A., Perez-García A. // Microb. Biotechnol. 2013. V. 6. № 3. P. 264–274. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12028
  65. Desoignies N., Schramme F., Ongena M., Legrève A. // Mol. Plant Pathol. 2013 V. 14. № 4. P. 416–421. https://doi.org/10.1111/mpp.12008
  66. Cawoy H., Mariutto M., Henry G., Fisher C., Vasilyeva N., Thonart P., Dommes J., Ongena M. // Mol. Plant Microbe Interact. 2014. V. 27. № 2. P. 87–100. https://doi.org/10.1094/MPMI-09-13-0262-R
  67. Waewthongrak W., Leelasuphakul W., McCollum G. // PLoS One. 2014. V. 9. № 10. Art. e109386. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0109386
  68. Rahman A., Uddin W., Wenner N.G. // Mol. Plant Pathol. 2015. V. 16. № 6. P. 546–558. https://doi.org/10.1111/mpp.12209
  69. Yamamoto S., Shiraishi S., Suzuki S. // Lett. Appl. Microbiol. 2015. V. 60. № 4. P. 379–386. https://doi.org/10.1111/lam.12382
  70. Rodriguez J., Tonelli M.L., Figueredo M.S., Ibanez F., Far A. // Eur. J. Plant Pathol. 2018. V. 152. P. 845–851. https://doi.org/10.1007/s10658-018-1524-6
  71. Черепанова Е.А., Благова Д.К., Бурханова Г.Ф., Сарварова Е.С., Максимов И.В. // Экобиотех. 2019. Т. 2. № 3. С. 339–346. https://doi.org/10.31163/2618-964X-2019-2-3-339-346
  72. Li Y., Heloir M.C., Zhang X., Geissler M., Trouvelot S., Jacquens L., Henkel M., Su X. Fang X., Wang Q., Adrian M. // Mol. Plant Pathol. 2019. V. 20. № 8. P. 1037–1050. https://doi.org/10.1111/mpp.12809
  73. Debois D., Fernandez O., Franzil L. Jourdan E., de Brogniez A., Willems L., Clément C., Dorey S., De Pauw E., Ongena M. // Environ. Microbiol. Rep. 2015. V. 7. № 3. P. 570–582. https://doi.org/10.1111/1758-2229.12286
  74. Поликсенова В.Д. // Вестник БГУ. Сер. 2. 2009. № 1. С. 48–60.
  75. Straight P.D., Willey J.M., Kolter R. // J. Bacteriol. 2006 V. 188. № 13. P. 4918–4925. https://doi.org/10.1128/JB.00162-06
  76. Pérez-García A., Romero D., de Vicente A. // Curr. Opin. Biotechnol. 2011. V. 22. № 2. P. 187–193. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2010.12.003

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (566KB)
Метаданные
3.

Скачать (104KB)
Метаданные
4.

Скачать (280KB)
Метаданные

© О.В. Кисиль, В.С. Трефилов, В.С. Садыкова, М.Э. Зверева, Е.А. Кубарева, 2023