Процессы агглютинации культур активного ила под действием внеклеточных лектинов

Цель исследования – изучить агглютинирующую способность пяти изолятов – А1, А2, А3, А4, BS1, выделенных из активного ила на селективных средах, характерных для ряда микробных культур, доминирующих в активном иле и участвующих в процессах формирования микробных агрегатов. Изучены морфологические свойства выделенных изолятов и их лектиновая активность, физиолого-биохимические свойства отдельных изолятов, осуществлена идентификация микроорганизмов в их составе. Оценена способность к синтезу экзополисахаридного матрикса у выбранных изолятов, а также седиментация активного ила под действием компонентов нативного раствора и культуральной жидкости изолята BS1. По результатам оценки способности к агглютинации для дальнейшей работы были выбраны изоляты BS1 и А2 в качестве продуцентов внеклеточных лектинов и объектов агглютинации соответственно. Физиологобиохимические свойства и молекулярно-генетическая идентификация изолята BS1 позволила установить степень идентичности 96,19% с известными культурами р. Bacillus; для изолята A2 была зарегистрирована степень идентичности 92,93% c известными культурами p. Shigella и p. Escherichia. Для оценки способности к синтезу матрикса биопленки изоляты BS1 и A2 выращивались на агаризованной питательной среде с добавлением красителя конго красного. Полученные результаты показали, что изоляты способны синтезировать экзополисахаридный матрикс, который является основным компонентом бактериальных биопленок. Результаты изучения процессов седиментации активного ила под влиянием нативного раствора и культуральной жидкости изолята BS1 показали, что скорость седиментации активного ила значительно увеличивалась при внесении суспензии клеток изолята BS1 в начальный период седиментации, а при внесении нативного раствора изолята BS1 – по истечении 5 мин контакта. Полученные экспериментальные данные позволяют предложить использование сред – источников внеклеточных лектинов бактерий, в качестве коагулянта (флокулянта) для седиментации активного ила.

1. Grishin A. V., Krivozubov M. S., Karyagina A. S., Gintsburg A. L. Pseudomonas aeruginosa lectins as targets for novel antibacterials // Actanaturae. 2015. Vol. 7, no. 2. P. 29–41. https://doi.org/10.32607/20758251-2015-7-2-29-41.

2. Луцик А. Д., Детюк Е. С., Луцик М. Д. Лектины в гистохимии. Львов: Вища шк., 1989. 142 с.

3. Кобелев А. В., Сироткин А. С. Лектины: обзор свойств и перспектив использования в биотехнологии // Вестник биотехнологии и физикохимической биологии имени Ю. А. Овчинникова. 2018. Т. 14. N 2. С. 60–67.

4. Muhammadiev R. S., Bagaeva T. V. Isolation and structural characterization of lectin micromycetes Rhizoctonia solani // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2015. Vol. 6, no. 6. P. 1756–1763.

5. Алешин В.Н., Лобанов В.Г., Минакова А.Д. Лектины: свойства, сферы применения и перспективы исследования // Известия вузов. Пищевая технология. 2005. N 1 (284). С. 5–7.

6. Ancy J. A., Vasanthy M., Thamarai selvi C., Ravindran B., Woo J. C., Soon W. C. Treatment of coffee cherry pulping wastewater by using lectin protein isolated from Ricinus communis L. seed. // Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 39, no. 3. Article number 101742. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101742.

7. Кобелев А. В., Клементьев С. В., Вдовина Т. В., Хабибуллина А. Р., Сироткин А. С. Оценка активности внеклеточных лектинов бактерий активного ила // Пищевые технологии и биотехнологии: материалы XVI Всероссийской конференции молодых ученых, аспиарнтов и студентов с международным участием, посвященной 150-летию Периодической таблицы химических элементов (Казань, 16–19 апреля 2019 г.), в 3 ч. Казань: Изд-во КНИТУ, 2019. Ч. 2. С. 102–105.

8. Кобелев А.В., Клементьев С.В., Вдовина Т.В., Сироткин А.С. Оценка активности внеклеточных лектинов бактерий в формировании агрегированных микробных форм // Бутлеровские сообщения. 2021. Т. 65, N 1. С.105–113. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/21-65-1-105.

9. Пат. № 2660567, Российская Федерация. Способ выделения и идентификации бактерий комплекса Acinetobacter calcoaceticus – Acinetobacter baumannii / Е. П. Сиволодский; патентообладатель Е.П. Сиволодский; заявл. 29.08.2017; опубл. 06.07.2018. Бюл. № 19.

10. Феоктистова Н. А., Мустафин А. Х., Калдыркаев А. И., Васильев Д. А. Выделение бактерий вида Bacillus subtilis из объектов санитарного надзора // Молодежь и наука XXI века: материалы III Международной науч.-практ. конф. молодых ученых (Ульяновск, 23–26 ноября 2010 г.). Ульяновск: Изд-во УГСХА, 2010. Т. 3: Актуальные вопросы микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и биотехнологии. C. 72‒75.

11. Феоктистова Н. А., Калдыркаев А. И., Мустафин А. Х. Разработка схемы исследования материала с целью выделения и ускоренной идентификации бактерий видов Bacillus subtilis и Bacillus cereus // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2011. N 4 (32). С. 288–290.

12. Martins dos Santos H. R., Argolo C. S., Argôlo-Filho R. C., Loguerico L. L. A 16S rDNA PCR-based theoretical to actual delta approach on culturable mock communities revealed severe losses of diversity information // BMC Microbiology. 2019. Vol. 19, no. 1. Article number 74. 14 p. https://doi.org/10.1186/s12866-019-1446-2.

13. Heuer H., Krsek M., Baker P., Smalla K., Wellington E. M. Analysis of actinomycete communities by specific amplification of genes encoding 16S rRNA and gel-electrophoretic separation in denaturing gradients // Applied and Environmental Microbiology. 1997. Vol. 63, no. 8. P. 3233–3241. https://doi.org/10.1128/AEM.63.8.3233-3241.1997.

14. Луцик М.Д., Панасюк Е.Н., Луцик А.Д. Лектины. Львов: Вища шк.1981. 156 с.

15. Freeman D. J., Falkiner F. R., Keane C. T. New method for detecting slime production by coagulase negative staphylococci // Journal of Clinical Pathology. 1989. Vol. 42, no. 8. P. 872–874. https://doi.org/10.1136/jcp.42.8.872.

16. Ярец Ю. И., Шевченко Н. И. Новый метод анализа бактериальной биопленки // Наука и инновации. 2016. N 10 (164). С. 64‒68.

17. Кулаков А. А., Макиша Н. А., Шафигуллина А. Ф., Хардер Р. Исследование седиментационных свойств иловой смеси городских канализационных очистных сооружений // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. N 5 (116). С. 643–650. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2018.5.643-650.