vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2019-9-4-643-653vuzbiochemi-259Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯPHYSICOCHEMICAL BIOLOGYВозможности криоконсервирования коллекционных штаммов актиномицетов Streptomyces lucensis и streptomyces violaceus – продуцентов ингибиторов гликозидазCryopreservation potential of Streptomyces lucensis and Streptomyces violaceus actinomycete collection strains as producers of glycosidase inhibitorsВыборноваТ. В.VybornovaT. V.

Выборнова Татьяна Владимировна, научный сотрудник

191014, г. Санкт-Петербург, Литейный пр-т, 55

Tatyana V. Vybornova, Researcher

55, Liteiny Ave., St. Petersburg 191014

vybornova.t@inbox.ruШароваН. Ю.SharovaN. Yu.

Шарова Наталья Юрьевна, д.т.н., профессор РАН, главный научный сотрудник

191014, г. Санкт-Петербург, Литейный пр-т, 55

профессор

197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр-т, 49

Natalya Yu. Sharova, Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Russian Academy of Sciences, Chief researcher

55, Liteiny Ave., St. Petersburg 191014

Рrofessor

49, Kronverksky Ave., St. Petersburg 197101

natalya_sharova1@mail.ruПринцеваА. А.PrintsevaA. A.

Принцева Анастасия Андреевна, младший научный сотрудник

191014, г. Санкт-Петербург, Литейный пр-т, 55

заведующая лабораторией

197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр-т, 49

Anastasia A. Printseva, Junior Researcher

55, Liteiny Ave., St. Petersburg 191014

Head of the Laboratory

49, Kronverksky Ave., St. Petersburg 197101

djkr_yfcnz@mail.ruВсероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок – филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАНРоссияAll-Russian Research Institute for Food Additives – Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of Russian Academy of SciencesRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок – филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптикиРоссияAll-Russian Research Institute for Food Additives – Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of Russian Academy of Sciences; St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and OpticsRussian Federation20190501202094643653Copyright © Выборнова Т.В., Шарова Н.Ю., Принцева А.А., 20202020Выборнова Т.В., Шарова Н.Ю., Принцева А.А.Vybornova T.V., Sharova N.Y., Printseva A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/259

Исследовано влияние длительного низкотемпературного хранения (-80 и -150 °С) на свойства коллекционных штаммов актиномицетов Streptomyces lucensis ВКПМ Ас-1743 и Streptomyces violaceus ВКПМ Ас-1734 – продуцентов ингибиторов гликозидаз. Определен титр (КОЕ в 1 см3 исходного инокулята) и ингибиторная активность штаммов по отношению к панкреатической α-амилазе в растворах, полученных при культивировании Streptomyces на гидролизате кукурузного крахмала. Установлен высокий (91–100 %) уровень выживаемости Streptomyces после хранения при температурах -80 и -150 °C c применением 15 %-го раствора глицерина в качестве криопротектора. Выявлено, что штамм Streptomyces violaceus наиболее устойчив к условиям длительного хранения при низких температурах. Он полностью сохранил ингибиторную активность после хранения при температурах -80 и -150 °С. Максимальный уровень активности ингибитора панкреатической α-амилазы у штамма Streptomyces violaceus отмечается на 1-е сутки рекультивирования и составляет (2250±200) ИЕ/см3 , у Streptomyces lucensis ВКПМ Ас-1743 – на 3-и сутки рекультивирования и достигает значения 3660±200 ИЕ/см3 после хранения при температуре -80 °С. Исследуемые штаммы Streptomyces являются пигменто-образующими. Наиболее интенсивное пигментообразование отмечено при культивировании штамма Streptomyces violaceus, хранившегося при -150 °С. Проведенные исследования показали, что криоконсервация штаммов актиномицетов Streptomyces violaceus и Streptomyces lucensis при температурах -80 и -150 °С с применением 15 %-го раствора глицерина в качестве криопротектора обеспечивает высокую (107 –108 ) степень выживаемости клеток и сохранение их ингибиторной активности на высоком уровне. Экспериментальные данные свидетельствуют о перспективности метода низкотемпературного хранения для коллекционных культур Streptomyces lucensis и Streptomyces violaceus.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The article presents a study into the effect of long-term, low-temperature (-80 and -150 °С) storage on the properties of Streptomyces lucensis RNCIM As-1743 and Streptomyces violaceus RNCIM As-1734 actinomycete collection strains acting as producers of glycosidase inhibitors. The titre (CFU in 1 cm3 of the initial inoculum) and the inhibitory activity of strains were determined with respect to pancr eatic α-amylase in the solutions obtained by Streptomyces culture on a corn starch hydrolysate. For Streptomyces, a high survival rate (91–100 %) was established after storage at temperatures of -80 and -150 °C using a 15 % glycerol solution in terms of a cryoprotector. Streptomyces violaceus strain was identified to be the most resistant to long-term storage at low temperatures. Its inhibitory activity turns to be completely retained after storage at temperatures of -80 and -150 °С. In Streptomyces violaceus strain, the maximum activity level of 2250±200 IU/cm3 for an inhibitor of pancreatic α-amylase is observed on the 1st day of subculture, while Streptomyces lucensis RNCIM As-1743 demonstrates the highest activity value on the 3rd day to reach a value of 3660±200 IU/cm3 following storage at a temperature of -80 °С. The studied Streptomyces strains are chromogenic. The most intense chromogenesis is noted during the culture of Streptomyces violaceus strain stored at a temperature of -150 °С. The cryopreservation of Streptomyces violaceus and Streptomyces lucensis actinomycete strains was established to provide high (107 –108 ) cell survival and preservation of their inhibitory activity at a high level when exposed to temperatures of -80 and -150 °С with a 15 % glycerol solution as a cryoprotector. Experimental data indicate the low-temperature storage method to be promising for Streptomyces lucensis and Streptomyces violaceus collection cultures.

The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

штаммы Streptomyces lucensis ВКПМ Ас-1743 и Streptomyces violaceus ВКПМ Ас-1734низкотемпературное хранениежизнеспособностьингибиторная активностьпигментообразованиеStreptomyces lucensis RNCIM As-1743 strainsStreptomyces violaceus RNCIM As-1743 strainslow-temperature storageviabilityinhibitory activitychromogenesisРабота выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2019 г. по проекту № 163.The work was supported by the Program of fundamental scientific research for State Academies of Sciences 2019 (project no. 163).ReferencesСавкина О.А., Терновской Г.В., Локачук М.Н., Павловская Е.Н., Сафронова В.И. Криоконсервация – перспективный метод хранения промышленно ценных штаммов молочнокислых бактерий и дрожжей // Сельскохозяйственная биология. 2014. N 4. С. 112–119. https://doi.org/10.15387/agrobiology.2014.4.112rusSavkina OA, Ternovskoi GV, Lokachuk MN, Pavlovskaya EN, Safronova VI. Cryopreservation is a promising method for storing industrially valuable strains of lactic acid bacteria and yeast. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya = Agricultural Biology. 2014;4:112–119. (In Russian) https://doi.org/10.15 387/agrobiology.2014.4.112rusЧукпарова А.У. Оценка сохранения жизнеспособности штаммов микроорганизмов при низкотемпературной консервации // Биологически активные вещества микроорганизмов: прошлое, настоящее, будущее: материалы Всероссийского симпозиума с международным участием (Москва, 27–29 января 2011 г.). М.: МАКС Пресс, 2011. С. 131.Chukparova AU. Otsenka sokhraneniya zhiznesposobnosti shtammov mikroorganizmov pri nizkotemperaturnoi konsevatsii = Assessment of retention of the microorganism viability during low-temperature conservation. In: Biologicheski aktivnye veshchestva mikroorganizmov: proshloe, nastoyashchee, budushchee: materialy Vserossiiskogo simpoziuma s mezhdunarodnym uchastiem = Biologically active substances of microorganisms – past, present, future: Proceedings of the AllRussian Symposium with International Participation. 27-29 January 2011, Moscow. Moscow: MAKS Press, 2011, p. 131. (In Russian)Filippova S.N., Surgucheva N.A., Gal'chenko V.F. Long-term storage of collection cultures of actinobacteria // Microbiology. 2012. Vol. 81. N 5. P. 630–637.https://doi.org/10.1134/S00262617120 50062Filippova SN, Surgucheva NA, Gal'chenko VF. Long-term storage of collection cultures of actinobacteria. Microbiology. 2012;81(5):630–637. https://doi.org/ 10.1134/S0026261712050062Синева О.Н., Куликова Н.Г., Филиппова С.Н., Терехова Л.П. Хранение культур актинобактерий – представителей родов Streptomyces и Nonomuraea методом низкотемпературной консервации // Антибиотики и химиотерапия. 2014. Т. 59. N 11-12. С. 11–15.Sineva ON, Kulikova NG, Filippova SN, Terekhova LP. Storage of Actinobacteria of the Genera Streptomyces and Nonomuraea by Low Temperature Preservation. Antibiotiki i khimioterapiya = Antibiotics and chemotherapy. 2014; 59(11-12):11–15. (In Russian)ПохиленкоВ.Д.,Баранов А.М., Детушев К.В. Методы длительного хранения коллекционных культур микроорганизмов и тенденции развития // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. 2009. N 4 (12). С. 99–121.Pokhilenko VD, Baranov AM, Detushev KV. Methods of long-term storage of collection cultures of microorganisms and development trends. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Povolzhskii region. = University Proceedings. Volga region. Medical Sciences. 2009;4:99–121. (In Russian)Образование микроорганизмами пигментов и ароматических веществ. Cвечение микробов // Студопедия [Электронный ресурс]. URL: https://studopedia.su/6_31038_obrazovanie-mikroorganizmami-pigmentov-i-aromaticheskih-veshche stv-svechenie-mikrobov.html (05.07.2019).The formation of microorganisms pigments and aromatic substances.Glow Microbes. Available from: https://studopedia.su/6_31038_obrazovaniemikroorganizmami-pigmentov-i-aromaticheskih-veshchestv-svechenie-mikrobov.html/ [Accessed 05th Juli 2019]. (In Russian)Цуцаева А.А., Ананьина А.Е., Балыбердина Л.М., Степанюк Л.В., Павленко Н.В. Опыт долгосрочного хранения промышленных штаммов микроорганизмов // Микробиология. 2008. Т. 77. N 5. С. 696–700.Tsutsaeva AA, Anan'ina AE, Balyberdina LM, Stepanyuk LV, Pavlenko NV. Long-term storage of industrial microbial strains. Mikrobiologiya = Microbiology. 2008;77(5):696–700. (In Russian)Каменских Т.Н., Калашникова Е.А., Ившина И.Б. Особенности криоконсервации алканотрофных актинобактерий рода Rhodococcus // Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2010. Вып. 1 (1). С. 15–20.KamenskikhTN,Kalashnikova EA, Ivshina IB. Features of cryopreservation of alkanotrophic actinobacteria of the genus Rhodococcus. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya: Biologiya = Bulletin of Perm University. Biology. 2010;1:15–20. (In Russian)Sharova N.Yu. Amylase inhibitors from Streptomyces lucensis VKPM Ac-1743 and Streptomyces violaceus VKPM Ac-1734 // Applied Biochemistry and Microbiology. 2015. Vol. 51. Issue 1. P. 58–63. https://doi.org/10.1134/S0003683815010159Sharova NYu. Amylase inhibitors from Streptomyces lucensis VKPM Ac-1743 and Streptomyces violaceus VKPM Ac-1734. Applied Biochemistry and Microbiology. 2015;51(1):58–63. https://doi.org/10.1134/S0003683815010159Пат. № 2346042, Российская Федерация, МПК С12N 9/24,. С12N 1/20, C12R 1/465. Штамм актиномицета Streptomyces violaceus – продуцент ингибитора гликозидаз / Н.Ю. Шарова, Т.А. Никифорова, Т.А. Позднякова; заявитель и патентообладатель ГУ ВНИИПАКК. № 2006138251/13; заявл. 30.10.2006; опубл. 10.02.2009. Бюл. № 4.Sharova NYu, Nikiforova TA, Pozdnyakova TA. Actinomycete strain Streptomyces violaceus – producer of glycosidase inhibitor. Patent RF, no. 2346042; 2006. (In Russian)Пат. № 2355755, Российская Федерация‚ МПК C12N 1/20, С12N 9/24, C12N 9/26. Штамм актиномицета Streptomyces lucensis – продуцент ингибитора гликозидаз / Н.Ю. Шарова, Т.А. Позднякова, О.А. Ходкевич; заявитель и патентообладатель ГУ ВНИИПАКК. № 2008101164/13; заявл. 09.01.2008; опубл. 20.05.2009, Бюл. N 14.Sharova NYu, Pozdnyakova TA, Khodkevich OA. Actinomycete strain Streptomyces lucensis – producer of glycosidase inhibitor. Patent RF, no. 2355755; 2008. (In Russian)Сафронова В.И., Тихонович И.А. Организация авторизованного долгосрочного хранения полезных микроорганизмов сельскохо-зяйственного назначения в ведомственной коллекции Россельхозакадемии // Сельскохозяйственная биология. 2012. Т. 47. N 3. С. 32–36. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2012.3.32rusSafronova VI, Tikhonovich IA. Organization of authorized long-term storage of useful agricultural microorganisms in the departmental collection of the Russian Agricultural Academy. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya = Agricultural Biology. 2012;47(3):32–36. (In Russian)PrintsevaA.A.,SharovaN.Y.,Vybornova T.V., Manzhieva B.S. Features of low-temperature storage of streptomyces strains – producers of glycosidaz inhibitors // Food sistems. 2019. Vol. 2. N 1. P. 20-22. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2019- 2-1-20-22Printseva AA, Sharova NY, Vybornova TV, Manzhieva BS. Features of low-temperature storage of streptomyces strains – producers of glycosidase inhibitors. Food systems. 2019;2(1):20–22. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2019-2-1-20-22Sharova NYu, Vybornova TV, Printseva AA, Manzhieva BS. The properties of the conidia of strains of the actinomycete Streptomyces lucensis and Streptomyces violaceus during storage at low temperatures // Food systems. 2018. Vol. 1. N 3. P. 27–32. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2018- 1-3-27-32SharovaNYu,Vybornova TV, Printseva AA, Manzhieva BS. The properties of the conidia of strains of the actinomycete Streptomyces lucensis and Streptomyces violaceus during storage at low temperatures. Food systems. 2018;1(3):27–32. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2018-1-3-27-32Выборнова Т.В., Шарова Н.Ю., Принцева А.А. Исследование влияния низких температур на сохранение жизнеспособности штаммов Streptomyces в процессе хранения // Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. N 3. С. 41–49. https://doi.org/10.21603/2074-9414- 2018-3-34-40Vybornova TV, Sharova NY, Printseva AA. Low-temperature storage and the viability preservation of Streptomyces. Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv = Food Processing: Techniques and Technology. 2018;48(3):41–49. (In Russian) https://doi.org/10.21603/2074-9414-2018-3-34-40Sharova N.Y. Biosynthesis of amylase inhibitor by Streptomycete cultures // Applied Biochemistry and Microbiology. 2016. Vol. 52. Issue 8. P. 723–732. https://doi.org/10.1134/S0003683816 08007XSharova NY. Biosynthesis of amylase inhibitor by Streptomycete cultures. Applied Biochemistry and Microbiology. 2016;52(8):723–732. https://doi.org10.1134/S000368381608007XШарова Н.Ю., Ходкевич O.A., Позднякова Т.А. Культурально-морфологические и физиолого-биохимические свойства новых штаммов актиномицетов – продуцентов ингибиторов гликозидаз // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2009. N 3. С. 74–76.Sharova NY., Khodkevich OA, Pozdnyako va TA. Cultural-morphological and physiologicalbiochemical properties of new strains in actinomyces – producents of glycosidase inhibitors. Vestnik Rossiiskoi akademii sel'skokhozyaistvennykh nauk = Proceedings of Russian Agricultural Academy. 2009;3:74–76. (In Russian)V. Palanichamy, Aachhari Hundet, Bhaskar Mitra, Narayana Reddy. Optimization of cultivation parameters for growth and pigment production by Streptomyces spp. isolated from marine sediment and rhizosphere soil // International Journal of Plant, Animal and Environmental Sciences. 2011. Vol. 1. Issue 3. P. 158–170.Palanichamy V, Hundet A, Mitra B, Reddy N. Optimization of cultivation parameters for growth and pigment production by Streptomyces spp. isolated from marine sediment and rhizosphere soil. International Journal of Plant, Animal and Environmental Sciences. 2011;1(3):158–170.Danevčič T., Boric M., Stopar D. Microbial Ecophysiology of Vibrio ruber // Food Technology and Biotechnology. 2014. Vol. 52. N 2. P. 198–203.Danevčič T, Boric M, Stopar D. Microbial Ecophysiology of Vibrio ruber. Food Technology and Biotechnology. 2014;52(2):198–203.Rama Thakur, Vibhuti Rai. Isolation and Biochemical characterization of thermophilic Streptomyces from soil of Raipur District of Chhattisgarh, India // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2011. Vol. 2. Issue 4. P. 795–808.Thakur R, Rai V. Isolation and Biochemical characterization of thermophilic Streptomyces from soil of Raipur District of Chhattisgarh, India. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2011;2(4):795–808.Mohanasrinivasan V., Sriramkalyan P., Ipsita N., Devi C.S. Selvarajan E., Suganthi V., et al. Fermentative production of extracellular pigment from Streptomyces coelicolor MSIS1 // Research journal of biotechnology. 2013. Vol. 8. Issue 4. P. 30–40.Mohanasrinivasan V, Sriramkalyan P, Ipsita N, Devi CS, Selvarajan E, Suganthi V. et al. Fermentative production of extracellular pigment from Streptomyces coelicolor MSIS1. Research journal of biotechnology. 2013;8(4):30–40.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.