Бактерії роду Nocardia як об’єкти біотехнології

Abstract

Наведено сучасні літературні та власні експериментальні дані про біотехнологічний потенціал бактерій роду Nocаrdia. Розглянуто використання даних мікроорганізмів як деструкторів аліфатичних (октан, пентадеканол, ейкозан, октакозан, гексатриаконтан, пристан), ароматичних (фенол, октилбензен, фенатрен, антрацен), нітроароматичних (4-нітрофенол), гетероциклічних (піридин, α-піколін) вуглеводнів. Показано перспективи застосування нокардій у процесах біотрансформації речовин (утворення даїдзену, ібупрофену, нікотинової кислоти) та синтезу деяких практично-цінних метаболітів, зокрема антимікробних і цитотоксичних речовин (аяміцин, трансвалецин А, нокатіоцин, бразилібактин А, нокарацини та ін.), а також речовин з поверхнево-активними і емульгувальними властивостями. Підсумовано власні експериментальні дані щодо оптимізації умов культивування ізольованого із забрудненого нафтою ґрунту штаму нафтоокиснювальних бактерій Nocardia vaccinii K-8 та інтенсифікації синтезу поверхнево-активних речовин (ПАР) на гліцерині – побічному продукті виробництва біодизелю. Встановлено здатність штаму К-8 асимілювати деякі ароматичні сполуки (фенол, бензол, толуол, нафталін, гексахлорбензол, сульфанілова та N-фенілантранілова кислота, 0,3–0,5 %). Показано, що через 30 діб максимальний ступінь деструкції (94–98 %) нафти (2,6 г/л) у воді спостерігався за обробки суспензією клітин N. vaccinii K-8 (9,8107 КУО/мл), тоді як для очищення забрудненого нафтою ґрунту (20 г/кг) ефективнішим виявився препарат ПАР (100–300 мл/кг) у вигляді постферментаційної культуральної рідини (деструкція 74–83 % нафти). Встановлено, що ПАР (0,085–0,85 мг/мл) та іншим позаклітинним метаболітам штаму К-8 притаманна антимікробна дія щодо низки фітопатогенних бактерій родів Pseudomonas та Xanthomonas, кількість яких за присутності досліджуваних препаратів знижувалась на 80–100 %. The literature and own experimental data, concerning biotechnological potential of bacteria of Nocаrdia genus are presented. The use of these microorganisms as destructors of aliphatic (octane, pentadecanol, eicosane, octacosane, hexatriacontane, pristane), aromatic (phenol, octylbenzene, phenanthrene, anthracene), nitroaromatic (4-nitrophenol), heterocyclic (pyridine, α–picoline) hydrocarbons is described. The prospects of use of Nocаrdia in processes of substances biotransformation (production of daidzein, ibuprofen, nicotinic acid) and synthesis of some valuable metabolites, in particular antimicrobial and cytotoxic substances (ayamycin, transvalencin А, nocathiacin, brasilibactin A, nocaracins etc.), as well as substances with surface-active and emulsifying properties. The own experimental data concerning the optimization of cultivation conditions and intensification of surfactant synthesis on glycerol (by-product of biodiesel production) by oil oxidizing bacteria strain Nocardia vaccinii K-8, that was isolated from oil polluted samples of soil. The ability of strain K-8 to assimilate some aromatic compounds (phenol, benzene, toluene, naphthalene, hexachlorbenzene, sulfanilic acid and N-phenylanthranilic acid, 0.3–0.5 %) was determined. It was shown that the highest oil destruction degree (94–98 %) in polluted water (2.6 g/L) was achieved in the case of treatment with suspension of N. vaccinii K-8 cells (9.8107 CFU/mL) after 30 days, while surfactant preparation of post fermentative cultural liquid (100–300 mL/kg) was more effective for remediation (destruction of 74–83 % of oil) of oil polluted soil (20 g/kg). It was determined that surfactants (0.085–0.85 mg/mL) and other exocellular metabolites of strain К-8 inherent antimicrobial activity against some phytopathogen bacteria of Pseudomonas and Xanthomonas strains: the quantity of living cells decreased by 80–100 % after the treatment with investigated preparations.