Микробиология, 2021, T. 90, № 2, стр. 215-222

Пробиотический штамм Lactobacillus fermentum 39: биохимические свойства, особенности генома, антивирусная активность

И. В. Соловьева a, Н. А. Новикова a, А. Г. Точилина a*, И. В. Белова a, А. Ю. Кашников a, Т. А. Сашина a, В. А. Жирнов a, С. Б. Молодцова a

a Федеральное бюджетное учреждение науки Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора
603950 Нижний Новгород, Россия

* E-mail: lab-lb@yandex.ru

Поступила в редакцию 26.05.2020
После доработки 16.07.2020
Принята к публикации 05.08.2020

Аннотация

Lactobacillus fermentum 39 является известным пробиотическим штаммом и широко используется для производства фармакопейных препаратов-пробиотиков, биологически активных добавок к пище и продуктов, обогащенных пробиотическими микроорганизмами. В ходе работы с использованием трансмиссионной электронной микроскопии изучена морфология клеток, подробно проанализированы биохимические свойства штамма и штаммовые особенности метаболизма сахаров, проведено полногеномное секвенирование, охарактеризован кластер генов, отвечающих за синтез экзополисахарида. Установлено, что клетки Lactobacillus fermentum 39 способны адсорбировать на себе ротавирусные частицы, что позволяет научно обосновать новый аспект применения пробиотиков, включающих данный штамм, при острых гастроэнтеритах, вызванных ротавирусами человека.

Ключевые слова: Lactobacillus fermentum, пробиотические штаммы, ротавирусы человека

DOI: 10.31857/S0026365621020142

Список литературы

  1. Вирусология. Методы: Пер. с англ. / Баррет Т., Берд. П., Клегг Дж., Гулд Э. и др. Под ред. Мейхи Б. М.: Мир, 1988. 344 с.

  2. Гостева В.В. Взаимодействие бактерий, вирусов и э-укариотических клеток в условиях смешанной инфекции (электронно-микроскопическое исследование). Дис. … канд. биол. н. Москва, 1984. 153 с.

  3. Ермоленко Е.И., Суворов А.Н., Фураева В.А. Противовирусный эффект in vitro метаболитов, выделяемых культурами энтерококка и лактобацилл // Материалы VI Российского съезда врачей инфекционистов, 2003. С. 371.

  4. Общая фармакопейная статья Лактосодержащие пробиотики. ОФС.1.7.1.0006.15. МЗ РФ. 2015. 10 с. [Электронный ресурс]. Режим доступа https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-7-1-0006-15-laktosoderzhashhie-probiotiki. Дата обращения 25.04.2019.

  5. Платонов М.Е., Евсеева В.В., Дентовская С.В., Анисимов А.П. Молекулярное типирование Yersinia pestis // Мол. генетика, микробиология и вирусология. 2013. № 2. С. 3–12.

  6. Platonov M.E., Evseeva V.V., Dentovskaya S.V., Anisimov A.P. Molecular typing of Yersinia pestis // Mol. Genet. Microbiol. Virol. 2013. V. 28. P. 41–51.

  7. Равин Н.В., Шестаков С.В. Геном прокариот // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. С. 972–984.

  8. Ravin N.V., Shestakov S.V. The genome of prokaryotes // Russ. J. Gen.: Applied Research. 2013. V. 17. P. 972–984.

  9. Хусаинов И.А. Современные представления о биосинтезе бактериальных экзополисахаридов // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 5. С. 167–172.

  10. Шелковая Н.Г., Купчинский Л.Г., Знаменский В.А., Бондаренко В.М. Электронно-микроскопическое изучение взаимодействия бактериальной кишечной микрофлоры и вирионов ротавируса // ЖМЭИ. 1991. № 9. С. 18–21.

  11. Ahmadi E., Alizadeh-Navaei R., Rezai M.S. Efficacy of probiotic use in acute rotavirus diarrhea in children: A systematic review and meta-analysis // Caspian J. Intern. Med. 2015. V. 6. P. 187–195.

  12. Ang L.Y., Too H.K., Tan E.L., Chow T.K., Shek L.P., Tham E.H., Alonso S. Antiviral activity of Lactobacillus reuteri protectis against Coxsackievirus A and Enterovirus 71 infection in human skeletal muscle and colon cell lines // Virol. J. 2016. V. 13. P. 111. https://doi.org/10.1186/s12985-016-0567-6

  13. Arena M.P., Elmastour F., Sane F., Drider D., Fiocco D., Spano G., Hober D. Inhibition of Coxsackievirus B4 by Lactobacillus plantarum // Microbiol. Res. 2018. V. 210. P. 59–64. https://doi.org/10.1016/j.micres.2018.03.008

  14. Badel S., Bernardi T., Michaud P. New perspectives for Lactobacilli exopolysaccharides // Biotechnol. Adv. 2011. V. 29. P. 54–66.

  15. Botić T., Klingberg T.D., Weingart H., Cencic A. A novel eu-karyotic cell culture model to study antiviral activity of potential probiotic bacteria // Int. J. Food Microbiol. 2007. V. 115. P. 227–234. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2006.10.044

  16. Castro-Bravo N., Wells J.M., Margolles A., Ruas-Madiedo P. Interactions of surface exopolysaccharides from Bifidobacterium and Lactobacillus within the intestinal environment // Front. Microbiol. 2018. V. 9. P. 2426. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02426

  17. Cosentino S., Voldby L.M., Moller A.F., Lund O. Pathogen-Finder – distinguishing friend from foe using bacterial whole genome sequence data // PLoS One. 2013. V. 8. e77302. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077302

  18. Dan T., Fukuda K., Sugai-Bannai M., Takakuwa N., Motoshima H., Urashima T. Characterization and expression analysis of the exopolysacharide gene cluster in Lactobacillus fermentum TDS030603 // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2009. V. 73. P. 2656–2664.

  19. Estes M.K., Kapikian A.Z. Rotaviruses // Fields Virology / Eds. Fields B.N., Knipe D.M., Howley P.M. Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins, 2007. P. 1917–1973.

  20. Grissa I., Vergnaud G., Pourcel C. CRISPRFinder: a web tool to identify clustered regularly interspaced short palindromic repeats // Nucl. Acids Res. 2017. V. 35. P. 52–57.

  21. Hammes W.P., Hertel C. The genus of Lactobacillus and Carnobacterium // The Procaryotes / Eds. Balows A., Truper H.G., Dworkin M., Harder W., Schleifer K.-H. Edn. 2. N.Y.: Springer-Verlag, 1992. V. 4.

  22. Horvatha Ph., Coûté-Monvoisina A.C., Romerob D.A., Boyavala P., Fremauxa Ch., Barrangoub R. Comparative analysis of CRISPR loci in lactic acid bacteria genomes // Int. J. Food Microbiol. 2009. V. 131. P. 62–70. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2008.05.030

  23. Isolauri E. Probiotics for infectious diarrhea // Gut. 2003. V. 52. P. 436–437.

  24. Kang H., Gilbert C., Badeaux F., Atlan D., LaPointe G. A tyrosine phosphorylation switch controls the interaction between the transmembrane modulator protein Wzd and the tyrosine kinase Wze of Lactobacillus rhamnosus // BMC Microbiol. 2015. V. 15. P. 40. https://doi.org/10.1186/s12866-015-0371-2

  25. Kim K., Lee G., Thanh H.D., Kim J.H., Konkit M., Yoon S., Park M., Yang S., Park E., Kim W. Exopolysaccharide from Lactobacillus plantarum LRCC5310 offers protection against rotavirus-induced diarrhea and regulates inflammatory response // J. Dairy Sci. 2018. V. 101. P. 5702–5712. https://doi.org/10.3168/jds.2017-14151

  26. Konyanee A., Yotpanya P., Panya M., Engchanil C., Suebwongsa N., Namwat W., Thaw H., Faksri K., Sankuntaw N., Lulitanond V. Genome sequence of Lactobacillus fermentum 47-7, a good in vitro probiotic strain isolated from a healthy Thai infant // Microbiol. Res. Announc. 2019. V. 8. e01014-19. https://doi.org/10.1128/MRA.01014-19

  27. Lei S., Ramesh A., Twitchell E., Wen K., Bui T., Weiss M., Yang X., Kocher. J., Li G., Giri-Rachman E., Trang N.V., Ji-ang X., Ryan E.P., Yuan L. High protective efficacy of probiotics and rice bran against human norovirus infection and diarrhea in gnotobiotic pigs // Front. Microbiol. 2016. P. 1699. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01699

  28. Majamaa H., Isolauri E., Saxelin M., Vesikari T. Lactic acid bacteria in the treatment of acute rotavirus gastroenteritis // J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 1995. V. 3. P. 333–338.

  29. Makarova K.S., Wolf H., Alkhnbashi O.S., Costa F., Shah S.A., Saunders S.J., Barrangou R., Brouns S.J.J., Charpentier E., Haft D.H., Horvath P., Moineau S., Mojica F.J.M., Terns R.M., Terns M.P., White M.F., Yakunin A.F., Garrett R.A., van der Oost J., Backofen R., Koonin E.V. An updated evolutionary classification of CRISPR-Cas systems // Nat. Rev. Microbiol. 2015. P. 722–736. https://doi.org/10.1038/nrmicro3569

  30. Oleksy M., Klewicka E. Exopolysaccharides produced by Lactobacillus sp.: Biosynthesis and applications // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2018. V. 58. P. 450–462. https://doi.org/10.1080/10408398.2016.1187112

  31. Salminen S., Bouley C., Boutron-Ruault M.C., Cummings J.H., Franck A., Gibson G.R., Isolauri E., Moreau M.C., Roberfroid M., Rowland I. Functional food science and gastrointestinal physiology and function // Br. J. Nutr. 1998. V. 80. P. S147–S171.

  32. Seemann T. Prokka: rapid prokaryotic genome annotation // Bioinformatics. 2014. V. 30. P. 2068–2069. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu153

  33. Sunmola A.A., Ogbole O.O., Faleye T.O.C. Adetoye A., Adeniji J.A., Ayeni F.A. Antiviral potentials of Lactobacillus plantarum, Lactobacillus amylovorus, and Enterococcus hirae against selected Enterovirus // Folia Microbiol. 2019. V. 64. P. 257–264. https://doi.org/10.1007/s12223-018-0648-6

  34. The Firmicutes // Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology / Eds. Vos P., Garrity G., Jones D., Krieg N.R., Ludwig W., Rainey F.A., Schleifer K.-H., Whitman W.B. 2nd edn. New York: Springer, 2009. V. 3. 1450 p.

  35. Zankari E., Hasman H., Cosentino S., Vestergaard M., Rasmussen S., Lund O., Aarestrup F.M., Larsen M.V. Identification of acquired antimicrobial resistance genes // J. Antimicrob. Chemother. 2012. V. 67. P. 2640–2644. https://doi.org/10.1093/jac/dks261

Дополнительные материалы отсутствуют.