Инд. авторы:	Брянская Л.В., Уварова Ю.Е., Розанов А.С., Слынько Н.М., Шляхтун В.Н., Старостин К.В., Демидов Е.А., Лазарева Е.В, Таран О.П., Пельтек С.Е.
Заглавие:	Коллекция микроорганизмов ициг со ран как генетический ресурс для биотехнологии
Библ. ссылка:	Брянская Л.В., Уварова Ю.Е., Розанов А.С., Слынько Н.М., Шляхтун В.Н., Старостин К.В., Демидов Е.А., Лазарева Е.В, Таран О.П., Пельтек С.Е. Коллекция микроорганизмов ициг со ран как генетический ресурс для биотехнологии // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2017. - Т.21. - № 6. - С.630-637. - ISSN 2500-0462. - EISSN 2500-3259.
Внешние системы:	DOI: 10.18677/VJ17.277; РИНЦ: 30352603;
Реферат:	rus: В создании новых биотехнологий важное значение имеют генетические знания о микроорганизмах, так как эффективность любых биотехнологий определяется особенностями структурно-функциональной организации молекулярно-генетических систем и их компонент, используемых для наработки целевых продуктов. При этом коллекции микробных культур играют решающую роль в мобилизации биологических ресурсов и позволяют сформировать прочную базу для генетических, молекулярно-биологических и биотехнологических исследований. Целью данной работы было проведение оценки ключевых молекулярно-генетических и фенотипических характеристик штаммов коллекции микроорганизмов, созданной в Федеральном исследовательском центре Институт цитологии и генетики (ФИЦ ИЦиГ) СО РАН, в качестве генетического ресурса для биотехнологии. Для 30 штаммов микроорганизмов коллекции, выделенных сотрудниками ИЦиГ из экстремальных природных экосистем, осуществлено описание ключевых молекулярно-генетических и фенотипических характеристик с использованием современных методов молекулярной биологии и масс-спектрометрии. Проведено выделение ДНК и секвенирование последовательностей генов 16S рРНК. Штаммы коллекции охарактеризованы по морфологическим, физиологическим, молекулярно-генетическим и масс-спектрометрическим характеристикам. Установлены особенности роста штаммов на разных средах, изучена морфология клеток. Штаммы протестированы на способность использовать различные субстраты. Установлены физиологические характеристики штаммов коллекции (отношение к кислороду, тип питания, диапазон температур и рН, отношение к NaCl и др.), различная устойчивость штаммов к антибиотикам. Определены хемотаксономические характеристики по составу жирных кислот штаммов коллекции. Проведено создание характеристичных масс-спектров белковых профилей исследованных штаммов коллекции. Получены и задепонированы в ГенБанке последовательности ДНК штаммов. Выполнена оценка биотехнологических свойств штаммов, определено содержание метаболитов (этанола, молочной и уксусной кислот) в культуральной жидкости. Ценность коллекции микроорганизмов ФИЦ ИЦиГ СО РАН как генетического ресурса для биотехнологии и биоинженерии определяется не только видовым разнообразием входящих в нее штаммов и широким ареалом их выделения, но и глубиной их характеризации с использованием максимально широкого арсенала как классических, так и современных методов, включая методы геномики, протеомики, транскриптомики и биоинформатики. eng: Genetic knowledge of microorganisms plays a critical role in the creation of new biotechnologies, since the effectiveness of any biotechnology is determined by the particular qualities of the structurally functional organization of molecular-genetic systems and their components used for the production of targeted products. Collections of microbial cultures play a decisive role in mobilizing biological resources and make it possible to form a solid base for genetic, molecular biological and biotechnological research. The aim of this work was to assess the key molecular-genetic and phenotypic characteristics of strains of the collection of microorganisms created in the "FRC Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences” as a genetic resource for biotechnology. Thirty strains of microorganisms of the collection were isolated by employees of the FRC ICG SB RAS from extreme natural ecosystems, the key molecular-genetic and phenotypic characteristics were described using modern methods of molecular biology and mass-spectrometry. DNA isolation and the sequencing of 16S rRNA gene sequences were performed. The strains of the collection were characterized by morphological, physiological, molecular-genetic and mass-spectrometric characteristics. The particular qualities of growing of strains on different substrates have been established, the study of cell morphology has been carried out. The physiological characteristics of the strains of the collection have been established: the attitude to oxygen, the type of nutrition, the range of temperature and pH, the attitude to NaCl and others. Different resistance of strains to antibiotics has been established. The creation of personal mass spectra of protein profiles of the studied strains of the collection was carried out. The resulting DNA sequences of the strains are deposited in the GenBank. The chemotaxonomic characteristics of strains have been determined. The biotechnological properties of the strains were assessed, the amount of metabolites (ethanol, lactic and acetic acids) in the culture liquid was determined. The value of the collection of microorganisms of the FRC ICG SB RAS as a genetic resource for biotechnology and bioengineering is determined not only by the species diversity of its strains, but also by a wide range of their area isolation and by the depth of their characterization using the widest arsenal of both classical and modern methods (including methods of genomics, proteomics, transcriptomics and bioinformatics).
Ключевые слова:	биотехнологии; штамм; молекулярно-генетические и фенотипические характеристики; экстремальные экосистемы; collection of microorganisms; genetic resource; biotechnology; генетический ресурс; коллекция микроорганизмов; extreme ecosystems; molecular genetic and phenotypic characteristics; strain;
Издано:	2017
Физ. характеристика:	с.630-637
Цитирование:	1. Добрецов Н.Л., Лазарева Е.В., Жмодик С.М., Брянская А.В., Морозова В.В., Тикунова Н.В., Пельтек С.Е., Карпов Г.А., Таран О.В., Огородникова О.Л., Кириченко И.С., Розанов А.С., Бабкин И.В., Шуваева О.В., Чебыкин Е.П. Геологические, гидрогеохимические и микробиологические особенности нефтяной площадки кальдеры Узон (Камчатка). Геология и геофизика. 2015;56(1-2): 56-88. 2. Кевбрин В.В. Термофильные алкалофильные микроорганизмы. Труды Ин-та микробиологии им. С.Н. Виноградского. М.: Наука, 2007;374-395. 3. Лазарева Е.В., Брянская А.В., Жмодик С.М., Смирнов С.З., Пестунова О.П., Бархутова Д.Д., Полякова Е.В. Минералообразование в цианобактериальных матах щелочных гидротерм Баргузинской впадины Байкальской рифтовой зоны. Докл. РАН. 2010; 430(5):675-680. 4. Лазарева Е.В., Брянская А.В., Таран О.П., Колмогоров Ю.П., Малуп Т.К., Пельтек С.Е., Жмодик С.М. Исследование распределения элементов между компонентами системы соленого озера методом РФА-СИ. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2012;12:70-80. 5. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир, 1984. 6. Практикум по микробиологии. Под ред. А.И. Нетрусова. М.: Академия, 2005. 7. Суслова М.Ю. Распространение и разнообразие спорообразующих бактерий рода Bacillus в водных экосистемах. Иркутск: Новое дело, 2007;14-36. 8. Armengaud J. Next-generation proteomics faces new challenges in environmental biotechnology. Curr. Opin. Biotechnol. 2016;38:174-182. DOI 10.1016/j.copbio.2016.02.025. 9. Becker J., Wittmann C. Industrial microorganisms: Corynebacterium glutamicum. Industrial Biotechnology: Microorganisms. C. Wittmann, J.C. Liao (Eds.). Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2016;183-220. DOI 10.1002/9783527807796.ch6. 10. Bryanskaya A.V., Rozanov A.S., Logacheva M.D., Kotenko A.V., Peltek S.E. Draft genome sequence of Geobacillus icigianus strain G1w1T isolated from hot springs in the Valley of Geysers, Kamchatka (Russian Federation). Genome Announc. 2014;2(5):e01098-14. DOI 10.1128/genomeA.01098-14. 11. Bryanskaya A.V., Malup T.K., Lazareva E.V., Taran O.P., Rozanov A.S., Efimov V.M., Peltek S.E. The role of environmental factors for the composition of microbial communities of saline lakes in the Novosibirsk region (Russia). BMC Microbiology. 2016;16(1):S4. DOI 10.1186/s12866-015-0618-y. 12. Cho S., Jung M.Y., Park M.H., Kim W. Bacillus chungangensis sp. nov., a halophilic species isolated from sea sand. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2010;60:1349-1352. DOI 10.1099/ijs.0.013607-0. 13. Dool D., Kratz P.D. A generalization of the retention index system including linear temperature programmed gas-liquid partition chromatography. J. Chromatogr. A. 1963;11:463-471. DOI 10.1016/S0021-9673(01)80947-X. 14. Elleuche S., Schröder C., Sahm K., Antranikian G. Extremozymes -biocatalysts with unique properties from extremophilic microorganisms. Curr. Opin. Biotechnol. 2014;29:116-123. DOI 10.1016/j. copbio.2014.04.003. 15. Jenkins C.L., Kuhn D.A., Daly K.R. Fatty acid composition of Simonsiella strains. Arch. Microbiol. 1977;113:209-213. DOI 10.1007/ BF00492027. 16. Lasch P., Beyer W., Nattermann H., Stämmler M., Siegbrecht E., Grunow R., Naumann D. Identification of Bacillus anthracis by using matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry and artificial neural networks. Appl. Environ. Microbiol. 2009;75(22):7229-7242. DOI 10.1128/AEM.00857-09. 17. Lazareva E.V., Bryanskaya A.V., Zhmodik S.M., Kolmogorov Y.P., Pestunova O.P., Barkhutova D.D., Zolotarev K.V., Shaporenko A.D. Elements redistribution between organic and mineral parts of microbial mats: SRXFA research (Baikal Rift Zone). Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2009;603:137-140. DOI 10.1016/j.nima.2008. 12.178. 18. Li L., Degardin M., Lavergne T., Malyshev D.A., Dhami K., Ordoukhanian P., Romesberg F.E. Natural-like replication of an unnatural base pair for the expansion of the genetic alphabet and biotechnology applications. J. Am. Chem. Soc. 2014;136(3):826-829. DOI 10.1021/ ja408814g. 19. Logan N.A., Vos P.D. Bacillus. Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 2015. DOI 10.1002/9781118960608.gbm 00530. 20. Pandhal J., Noirel J. Synthetic microbial ecosystems for biotechnology. Biotechnol. Lett. 2014;36(6):1141-1151. DOI 10.1007/s10529-014-1480-y. 21. Priest F.G. Systematics and ecology of Bacillus. In: A. Sonenshein, J.A. Hoch, R. Losick (Eds.). Bacillus subtilis and Other Gram-Positive Bacteria. Washington, DC: ASM Press, 1993;3-16. DOI 10.1128/9781555818388.ch1. 22. Rasko D.A., Altherr M.R., Han C.S., Ravel J. Genomics of the Bacillus cereus group of organisms. FEMS Microbiol. Rev. 2005;29(2):303-329. DOI 10.1016/j.femsre.2004.12.005. 23. Rozanov A.S., Ivanisenko T.V., Bryanskaya A.V., Shekhovtsov S.V., Logacheva M.D., Saik O.V., Malup T.K., Demenkov P.S., Goryachkovskaya T.N., Ivanisenko V.A., Peltek S.E. Bioinformatics analysis of the genome of Geobacillus stearothermophilus 22 Strain isolated from the Garga hot spring, Baikal Region. Russ. J. Genetics: Appl. Res. 2014;4(4):267-272. DOI 10.1134/S207905971404011X. 24. Rozanov A.S., Bryanskaya A.V., Kotenko A.V., Peltek S.E. Draft genome sequence of Thermoactinomyces sp. Gus2-1 isolated from the hot-spring Gusikha in Bargusin Valley (Baikal Rift Zone, Russia). Genomics Data. 2017;11:1-2. DOI 10.1016/j.gdata.2016.11.014. 25. Ruelle V., Moualij B.E., Zorzi W., Ledent P., Pauw E.D. Rapid identification of environmental bacterial strains by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2004;18:18:2013-2019. DOI 10.1002/ rcm.1584. 26. Saryg-ool B.Yu., Myagkaya I.N., Kirichenko I.S., Gustaytis M.A., Shuvaeva O.V., Zhmodik S.M., Lazareva E.V. Redistribution of elements between wastes and organic-bearing material in the dispersion train of gold-bearing sulfide tailings: Pt. I. Geochemistry and Mineralogy. Sci. Total Environ. 2017;581-582:460-471. DOI 10.1016/ j.scitotenv.2016.12.154. 27. Schaffer C., Franck W.L., Scheberl A., Kosma P., McDermott T.R., Messner P. Classification of isolates from locations in Austria and Yellowstone National Park as Geobacillus tepidamans sp. nov. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2004;54:2361-2368. DOI 10.1099/ ijs.0.63227-0. 28. Slepecky R.A., Hemphill H.E. The genus Bacillus - nonmedical. Prokaryotes. 2006;4:530-562. DOI 10.1007/0-387-30744-3_16. 29. Starostin K.V., Demidov E.A., Bryanskaya A.V., Efimov V.M., Rozanov A.S., Peltek S.E. Identification of Bacillus strains by MALDI TOF MS using geometric approach. Sci. Rep. 2015;5:16989. DOI 10.1038/srep16989. 30. Sun Z., Harris H.M.B., McCann A., Guo C., Argimôn S., Zhang W., Yang X., Jeffery I.B., Cooney J.C., Kagawa T.F., Liu W., Song Y., Salvetti E., Wrobel A., Rasinkangas P., Parkhill J., Rea M.C., O’Sullivan O., Ritari J., Douillard F.P., Ross R.P., Yang R., Briner A.E., Felis G.E., Vos W.M., Barrangou R., Klaenhammer T.R., Caufield P.W., Cui Y., Zhang H., O’Toole P.W. Expanding the biotechnology potential of lactobacilli through comparative genomics of 213 strains and associated genera. Nat. Commun. 2015;6:8322. DOI 10.1038/ncomms9322. 31. Zammit G. A culture collection of Maltese microorganisms for application in biotechnology, biomedicine and industry. Xjenza Online = J. Malta Chamber of Sci. 2016;4:86-89. DOI 10.7423/XJENZA. 2016.1.12.