Научная статья на тему 'Углеводы микробных матов щелочных гидротерм Прибайкалья'

Углеводы микробных матов щелочных гидротерм Прибайкалья Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
103
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Химия растительного сырья
Scopus
ВАК
AGRIS
CAS
RSCI
Область наук
Ключевые слова
МИКРОБНЫЕ МАТЫ / ЩЕЛОЧНЫЕ ГИДРОТЕРМЫ / ПОЛИСАХАРИДЫ / ЦИАНОБАКТЕРИИ / БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Будагаева Валентина Григорьевна, Раднагуруева Арюна Арсалановна, Лаврентьева Елена Владимировна, Бархутова Дарима Дондоковна, Оленников Даниил Николаевич

Щелочные гидротермы Прибайкалья являются экстремальными водными экосистемами, характеризующиеся присутствием микробных сообществ матов. Исследование углеводного состава биомассы микробных матов из четырех гидротерм Прибайкалья (Алла, Гарга, Сея, Умхэй) показало присутствие в них маннита (1,93-7,25 мг/г; от массы воздушно-сухого сырья), уроновых кислот (1,15-15,85 мг/г) и нейтральных моносахаридов. В составе последних были выявлены галактоза (2,02-56,56 мг/г), глюкоза (2,00-45,96 мг/г), манноза (4,83-78,86 мг/г), ксилоза (1,18-10,53 мг/г), фукоза (0,23-2,40 мг/г) и следы арабинозы и рамнозы. Показано, что для матов из изученных гидротерм Прибайкалья характерно различное соотношение углеводных групп и специфический моносахаридный состав. Из биомассы микробного мата гидротермы Сея выделена фракция водорастворимых полисахаридов, представляющая собой смесь семи компонентов с молекулярными массами 122-1700 кДа. Доминирующий полимер Se-WSPS-07 с молекулярной массой 122 кДа был выделен и предварительно охарактеризован как гетерополисахарид содержащий галактозу, глюкозу, маннозу в качестве доминирующих моносахаридов, а также белок (5,92%). Выявлено, что Se-WSPS-07 обладает биологической активностью, что демонстрирует перспективность его дальнейшего изучения в качестве терапевтического агента. Химическая характеристика углеводных компонентов микробных матов щелочных гидротерм Прибайкалья осуществлена впервые.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Будагаева Валентина Григорьевна, Раднагуруева Арюна Арсалановна, Лаврентьева Елена Владимировна, Бархутова Дарима Дондоковна, Оленников Даниил Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Углеводы микробных матов щелочных гидротерм Прибайкалья»

Химия растительного сырья. 2018. №1. С. 45-51. DOI: 10.14258/jcprm.2018012168

УДК 579.262: 547.458.5

УГЛЕВОДЫ МИКРОБНЫХ МАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ ГИДРОТЕРМ ПРИБАЙКАЛЬЯ

© В.Г. Будагаева1, A.A. Раднагуруева1, Е.В. Лаврентьева1'2, Д.Д. Бархутова1, Д.Н. Олейников1

1 Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН,

ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ, 670047 (Россия), e-mail: [email protected]

2 Бурятский государственный университет, ул. Смолина, 24А, Улан-Удэ, 670000 (Россия)

Щелочные гидротермы Прибайкалья являются экстремальными водными экосистемами, характеризующиеся присутствием микробных сообществ - матов. Исследование углеводного состава биомассы микробных матов из четырех гидротерм Прибайкалья (Алла, Гарга, Сея, Умхэй) показало присутствие в них маннита (1,93-7,25 мг/г; от массы воздушно-сухого сырья), уроновых кислот (1,15-15,85 мг/г) и нейтральных моносахаридов. В составе последних были выявлены галактоза (2,02-56,56 мг/г), глюкоза (2,00^15,96 мг/г), манноза (4,83-78,86 мг/г), ксилоза (1,1810,53 мг/г), фукоза (0,23-2,40 мг/г) и следы арабинозы и рамнозы. Показано, что для матов из изученных гидротерм Прибайкалья характерно различное соотношение углеводных групп и специфический моносахаридный состав. Из биомассы микробного мата гидротермы Сея выделена фракция водорастворимых полисахаридов, представляющая собой смесь семи компонентов с молекулярными массами 122-1700 кДа. Доминирующий полимер Se-WSPS-07 с молекулярной массой 122 кДа был выделен и предварительно охарактеризован как гетерополисахарид содержащий галактозу, глюкозу, маннозу в качестве доминирующих моносахаридов, а также белок (5,92%). Выявлено, что Se-WSPS-07 обладает биологической активностью, что демонстрирует перспективность его дальнейшего изучения в качестве терапевтического агента. Химическая характеристика углеводных компонентов микробных матов щелочных гидротерм Прибайкалья осуществлена впервые.

Ключевые слова: микробные маты, щелочные гидротермы, полисахариды, цианобактерии, биологическая активность.

Работа выполнена финансовой поддержке проектов РФФИ № 15-44-04335, №16-34-00254, 15-0401275, МОИ РФ 1990, МО РФ 6.9754.2017/БЧ.

Введение

Щелочные гидротермы (гидротермальные источники) как уникальные водные экосистемы, характеризуются высокими значениями температуры и рН. Щелочность воды в таких источниках определяется

общим действием различных анионов слабых неорганических и органических кислот. В большинстве случаев гидротермы имеют смешанный гидрокар-бонатно-сульфатный или сульфатно-гидрокарбонатный состав и характеризуются широкими пределами колебаний абсолютного и процентного содержания сульфатов и гидрокарбонатов [1]. Типичным примером подобных гидротерм могут служить щелочные гидротермы Прибайкалья [2].

Микробные (цианобактериальные) маты представляют собой прокариотные сообщества, состоящие из фотосинтезирующих цианобактерий, а также различных аэробных и анаэробных организмов. Являясь высокопродуктивными экосистемами,

Будагаева Валентина Григорьевна - младший научный сотрудник лаборатории микробиологии, e-mail: [email protected]

Раднагуруева Арюна Арсалановна - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории микробиологии, e-mail: [email protected] Лаврентьева Елена Владимировна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории микробиологии, e-mail: [email protected] Бархутова Дарима Дондоковна - кандидат биологических наук, заведующая лабораторией микробиологии, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected] Олейников Даниил Николаевич - доктор фармацевтических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории медико-биологических исследований, e-mail: [email protected]

Автор, с которым следует вести переписку.

они занимают в настоящее время экстремальные экологические ниши, каковыми в Прибайкалье являются щелочные гидротермы [2].

Микроорганизмы синтезируют широкий спектр многофункциональных полисахаридов, включая внутриклеточные полисахариды, структурные полимеры и экзополисахариды [3, 4]. Ранними исследованиями было показано, что экзо- и эндополисахариды прокариот обладают металл-хелатирующей, противовоспалительной, противовирусной, противоопухолевой и другими видами биологической активности [5, 6]. В этой связи гидротермы Бурятии могли бы служить источником получения биологически активных полисахаридов, однако недостаточная степень изученности не позволяет осуществлять их широкое применение. Целью настоящей работы является химическая характеристика и изучение биологической активности углеводных компонентов микробных матов из некоторых гидротерм Бурятии.

Экспериментальная часть

Микробные маты. Образцы микробных матов были собраны в 2013-2015 гг. в четырех гидротермах Курумканского района (республика Бурятия, табл. 1). У собранных образцов (кроме образца Умхэй) отделяли верхний (В) и нижний слои (Н), которые высушивали в конвективном шкафу до значений влажности 8-10% от массы образца, измельчали и использовали для анализа.

Общие экспериментальные условия. Спектрофотометрические исследования проводили на спектрофотометре СФ-2000 (Ломо, Санкт-Петербург, Россия) в кварцевых кюветах 10 мм. Содержание маннита в биомассе определяли методом ВЭЖХ после дериватизации с 4-нитробензоил хлоридом [7], уроновые кислоты - спектрофотометрическим методом по реакции с 3,4-диметилфенолом и серной кислотой [8], сульфатные группы - турбидиметрическим методом [9], аминосахара - спектрофотометрическим методом Элсона-Моргана [10], белок - методом Бредфорд [11].

Гидролиз с ТФУ. Гидролиз измельченных образцов микробных матов (10 мг) осуществляли в запаянных ампулах в присутствии 1,5 мл 2 М трифторуксусной кислоты при 105 °С в течение 6 ч, после чего реакционные смеси центрифугировали и 250 мкл супернатанта выпаривали досуха. Сухой остаток растворяли в 70 мкл воды и использовали для получения РМР-производных.

Получение РМР-производных. Анализ моносахаридного состава осуществляли в виде производных с 3-метил-1-фенил-2-пиразолин-5-оном (РМР). Для этого 50 мкл раствора после гидролиза переносили в пластиковую пробирку (2 мл), приливали 75 мкл 0,5 М раствора РМР в 95% этаноле и 15 мкл 1,5 М гид-роксида натрия. Растворы термостатировали 2 ч при 70 °С, после чего охлаждали, приливали 60 мкл 0,5 М хлористоводородной кислоты, 0,5 мл хлороформа и перемешивали не менее 10 сек. Смесь центрифугировали при 3000 g 10 мин и водный слой использовали для анализа методом микроколоночной ВЭЖХ-УФ.

Микроколоночная ВЭЖХ-УФ. Количественный анализ гидролизатов осуществляли на микроколоночном жидкостном хроматографе Милихром А-02 (Эконова, Новосибирск, Россия) на колонке ProntoSIL-120-5-С18 AQ (2 х 75 мм, 0 5 мкм; Metrohm AG, Herisau, Switzerland); подвижная фаза: 100 мМ CH3COONH4 (рН 4,5) (A), MeCN (В); градиентный режим (% В): 0-20 мин 20-26; v 150 мкл/мин; температура колонки 35 °С; УФ-детектор, X 250 нм. Расчет содержания проводили по смеси моносахаридов, обработанных аналогичным образом. Результаты представлены в виде среднего значения из трех параллельных определений (± стандартное отклонение, SD).

Таблица 1. Описание образцов микробных матов, использованных в работе

Название источника Тип источника Координаты Высота, м в.у.м. Температура воды, °С рН воды Температура мата, °С

Алла сульфатно-гидрокарбонатный 54°41'735"N, 110°44'710" Е -228 45-54 9,1 36-39

Гарга суль фатно-натриевый 54°19'203" N, 110°59'646" Е +48 49 8,7 36-39

Сея гидрокарбонатно-сульфатно-натриевый 54°50'142" N, 111°18'099" Е -190 48-52 9,5 35^14

Умхэй сульфатно-гидрокарбонатно-натриевый 54°59'253" N, 111°07'152"Е -266 40 9,3 39^10

Гель-проникающая хроматография (ГПХ). Использовали стеклянную колонку, заполненную Sephac-ryl® 400 HR (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) и соединенную с автоматическим коллектором фракций и спектрометрическим детектором. Колонка 16 х 600 мм, элюент - 0,25 M NaCl, скорость потока - 500 мкл/мин, объем элюатов - 500 мкл, температура колонки - 25 °С. Колонку градуировали с использованием стандартов декстранов с молекулярными массами 12, 70, 270, 500 кДа (Sigma-Aldrich). Внешний объем колонки определяли по синему декстрану (2000 кДа, Pharmacia, Швеция). Концентрация раствора полисахарида - 10 мг/мл, стандартов декстранов - 1 мг/мл, объем вводимой пробы - 500 мкл. Объем выхода полисахаридов определяли спектрофотометрическим методом по Дюбуа при 487 нм, белков - спектрофото-метрическим методом при 260 нм [12].

Выделение водорастворимых полисахаридов. Высушенный и измельченный образец сырья [Сея(Н); 250 г] экстрагировали 80% ацетоном (1 : 10) трижды при 45 °С в течение 40 мин в УЗ-ванне (Сапфир, Россия). Далее остаток сырья обрабатывали водой (1 : 15) при 70 °С в течение 50 мин в УЗ-ванне дважды. Водный экстракт отфильтровывали, объединяли, концентрировали в вакууме до 1/20 от исходного объема и осаждали ацетоном (1 : 10). Выпавший осадок отделяли центрифугированием (3000 g, 15 мин), переосаждали дважды, диализовали против воды в диализных тубах (cut-off 2 kDa, Sigma-Aldrich) и удаляли белок по Севага [13]. В результате была получена фракция водорастворимых полисахаридов Se-WSPS с выходом 5,88 г (выход - 2,35% от массы воздушно-сухого сырья). Для выделения доминирующего полимера (Se-WSPS-07) применяли препаративную ГПХ в условиях, описанных выше. Однократная загрузка Se-WSPS составляла 50 мг. В результате разделения 1 г Se-WSPS было получено 445 мг гомогенного полимера Se-WSPS-07 (выход - 44,5% от массы Se-WSPS).

ИК-спектроскопия. ИК-спектры регистрировали на ИК-Фурье спектрометре ФТ-801 (Симекс, Новосибирск, Россия) в интервале 4000-600 см"1 в таблетке с бромидом калия (1 : 100).

Биологическая активность. Определяли антиоксидантную активность методом перекисной деструкции (3-каротина (СВА) [14], антирадикальную активность - ДФПГ-методом (DPPH) [15]; Fe2+-хелатирующую активность - о-фенантролиновым методом (Fe-CA) [16]; мембраностабилизирующую активность - методом гипотонической стойкости мембран эритроцитов (ORE); антиатерогенную активность - методом связывания атерогенных липопротеидов плазмы крови (AtА) [17]; противовоспалительную активность - методом ингибирования термической денатурации альбумина (TDA) [18]. В качестве образца сравнения использовали альгиновую кислоту (SigmaAldrich).

Обсуждение результатов

Углеводы биомассы микробных матов. Проведенные исследования показали, что для изученных образцов микробных матов характерно присутствие различных углеводных групп, в том числе маннита, нейтральных и кислых моносахаридов (табл. 2). Для верхних и нижних слоев микробных матов выявлено различное распределение отдельных углеводных классов. Наибольшая концентрация маннита обнаружена в верхних слоях (5,41-7,25 мг/г), наименьшая - в нижних слоях (2,59-3,40 мг/г). Напротив, максимальная концентрация уроновых кислот в биомассе была установлена в нижних слоях микробных матов (2,0815,85 мг/г). В составе нейтральных моносахаридов к числу основных были отнесены галактоза, глюкоза, фукоза, манноза и ксилоза; в следовых количествах присутствовали арабиноза и рамноза. Преобладание маннозы в составе нейтральных моносахаридов было отмечено для большинства изученных образцов, кроме образцов Гарга(В), в котором доминировала галактоза, и Алла(Н) с глюкозой в качестве основного моносахарида.

Таблица 2. Углеводный состав биомассы микробных матов, мг/га ± SD

Образец Маннит UA 6 Моносахариды в гидролизате

Ara Gal Glc Fuc Man Rha Xyl

Алла(В) 5,41±0,16 6,21±0,12 <0,01 4,47±0,10 5,09±0,10 0,23±0,00 5,89±0,14 <0,01 1,18±0,02

Алла(Н) 2,72±0,08 10,63±0,23 <0,01 14,96±0,34 32,04±0,73 0,30±0,00 25,22±0,58 <0,01 3,06±0,06

Гарга(В) 7,25±0,21 1,15±0,02 <0,01 12,98±0,29 11,67±0,24 <0,01 9,45±0,28 <0,01 2,12±0,05

Гарга(Н) 2,59±0,07 2,08±0,04 <0,01 14,24±0,32 8,81±0,18 1,73±0,04 18,03±0,55 <0,01 5,18±0,10

Сея(В) 6,72±0,20 9,27±0,18 <0,01 2,02±0,04 2,45±0,04 0,39±0,01 4,83±0,09 <0,01 1,42±0,03

Сея(Н) 3,40±0,10 15,85±0,31 <0,01 2,66±0,06 2,00±0,04 0,74±0,02 6,45±0,19 <0,01 1,63±0,03

Умхэй 1,93±0,05 12,54±0,25 <0,01 56,56±1,35 45,96±1,05 2,40±0,04 78,86±2,44 <0,01 10,53±0,21

а От массы воздушно-сухого материала. UA - уроновые кислоты.

Выявленные особенности накопления отдельных углеводных компонентов являются следствием того, что таксономические спектры бактерий, образующих микробный мат, могут отличаться для различных источников. Анализ филогенетического разнообразия микробного сообщества гидротерм с помощью се-квенирования гена 168 гЯЫА показал, что 50-70% сообщества составляли представители филы Рго1еоЬас1епа. Далее по распространенности были бактерии филумов СуапоЬайепа, АаёоЬа^епа и Ритшс-1йез. Микроорганизмы данных групп известны как производители различных полисахаридов, в частности как потенциальные продуценты экзополисахаридов с новыми и необычными характеристиками и функциональной активностью в экстремальных условиях [4, 19]. Ранее было показано, что формообразующими видами цианобактерий изученных гидротерм являются виды родов (Иоеосар,\а^ Ьер1о1ущЫа, РИогтг^ит и ЗупесЬососсш [20]. В гидротерме Алла дополнительно были обнаружены виды рода МусгосухИх, в гидротерме Умхэй - виды родов ОясШШопа, ЗрггиИпа и НупесИосухИх, а в гидротерме Гарга - виды рода АпаЬае-па. Способность к продукции полисахаридов из группы маннанов была установлена ранее для видов рода РИотп&ит [21], галактанов - для видов рода АпаЪаепа [22], в то время как глюканы являются обычными компонентами большинства цианобактериальных видов [23].

Водорастворимые полисахариды микробных матов. Для получения полисахаридов был использован образец из гидротермы Сея, отличающейся высокой продукцией микробных матов. В результате была выделена фракция водорастворимых полисахаридов 8е-\У8Р8 с выходом 2,35% от массы воздушно-сухого мата. Согласно данным ГПХ в составе фракции присутствовало не менее семи полимеров с молекулярными массами (м.м.) 122-1700 кДа (рис. 1).

Доминирующим компонентом 8е-ДУ8Р8 являлся полимер 8е-ДУ8Р8-07 с м.м. 122 кДа, содержание которого в смеси составило 64,6%. На долю минорных полисахаридов пришлось не более 35,3% (табл. 3).

Полимер 8е-\У8Р8-07 был выделен с применением препаративной ГПХ на 8ерЬасгу1® 400 Ш. Содержание уроновых кислот в 8е-ДУ8Р8-07 составило 1,47 ± 0,04%, дезоксисахаров - 1,24 ± 0,04%, белка -5,92 ±0,12%, присутствие остатков аминосахаров и сульфата не обнаружено. Согласно данным ВЭЖХ в составе нейтральных моносахаридов в 8е-\У8Р8-07 выявлены фукоза, рамноза, ксилоза, манноза, глюкоза и галактоза в соотношении 1 : 2,2 : 3,4 : 8,1 : 13,0 : 14,0 (рис. 2).

Рис. 1. Хроматографический профиль (ГПХ) фракции полисахаридов 8е-\ySPS на 8ерЬасгу1® 400 Ш. Числами (01-07) обозначено положение отдельных компонентов

Таблица 3. Характеристика компонентов фракции Бе-ДУЗРБ

Показатель Компонент ЗеЛУБРБ

01 02 03 04 05 06 07

Содержание, %* М.м., кДа 1,5 1700 4,0 1300 6Д 900 6,4 530 5,3 260 12,0 165 64,6 122

от суммарной площади хроматографических пиков.

6 8 10 12 14 16 18 I, мин

Рис. 2. Хроматограмма (ВЭЖХ-УФ) РМР-производиых моносахаридов в смеси веществ сравнения (¡) и гидролизате 8е-\¥8Р8-07 (и) при 250 нм. Числами обозначено положение РМР-производных маннозы (1), рамнозы (2), глюкуроновой кислоты (3), галактуроновой кислоты (4), глюкозы (5), галактозы (6), ксилозы (7) и фукозы (8). РМР - избыток дериватизирующего агента

ИК-спектр 8е-\¥8Р8-07 содержал полосы, вызванные колебаниями а- (917 см"1) и (3-связей (891 см"1), свободных карбоксильных групп (1629 см"1) и белковых компонентов (1549 см"1). Таким образом, полимер 8е-\¥8Р8-07 представлял собой гетерополисахарид с высоким содержанием галактозы, глюкозы и маннозы.

Биологическая активность полисахарида 8е-1¥8Р8-07. В ходе биологических экспериментов было установлено, что, несмотря на слабовыраженные антиоксидантные и антирадикальные свойства у Бе-\VSPS-07 (1С50 >100 мкг/мл), его растворы обладали способностью к связыванию ионов Бе2+, а также демонстрировали мембраностабилизирующий, антиатерогенный и противовоспалительный эффект, сравнимый с активностью альгиновой кислоты (табл. 4).

Ранее было показано, что цианобактериальные полисахариды являются биологически активными полимерами. Спирулан кальция из $р\гиИа р/а[еп.\1.\ оказывает выраженное противоопухолевое действие, ингибируя опухолевую инвазию и метастазы [24]. Данный полисахарид обладает также противовирусным действием, предотвращая пенетарцию клеток вирусами герпеса и ВИЧ [25]. Для спирулана было выявлено наличие антикоагулянтной, иммуностимулирующей и противовоспалительной активности [26]. Обнаружение биологической активности у полисахаридов микробных матов щелочных гидротерм Прибайкалья указывает на перспективность их дальнейшего исследования.

Таблица 4. Биологическая активность полисахарида Se-WSPS-07

Вид активности Se-WSPS-07 Альгиновая кислота Контроль

Антиоксидантная активность

СВАа, 1С so, мкг/мл >100 >100 23,47 ± 0,79

Антирадикальная активность

DPPHa, 1С50, мкг/мл >100 >100 7,84 ± 0,20

Ре~+-хелатирующая активность

Fe-CA, 1С 50, мМ/г 0,74 ± 0,02 1,27 ±0,04 -

Мембраностабилизирующая активность

ORE6, % 0,26 ± 0,00 0,25 ± 0,00 0,27 ± 0,00

Антиатерогенная активность

AtAB, % от контроля 48,73 ± 1,45 56,14 ± 1,40 100

Противовоспалительная активность

TDAr, IC50, мкг/мл 289,14 ±9,80 115,32 ±4,27 324,24 ± 11,02

а Контроль - кверцетнн. "Концентрация NaCl, при которой наступает гемолиз; контроль - полимер МРР" из Mentha х piperita [17]. в% связывания атерогенных липопротеидов для растворов полисахаридов с концентрацией 100 мкг/мл; контроль - гепарин.г Контроль - диклофенак натрия.

Выводы

Исследование химического состава микробных матов из четырех гидротерм Прибайкалья (Республика Бурятия) показало, что они являются продуцентами углеводных групп, в том числе полисахаридов. Для различных гидротерм характерен специфический моносахаридный состав, что свидетельствует об индивидуальных особенностях продукции полисахаридов. Впервые из биомассы микробного мата был выделен индивидуальный полимер, относящийся к группе гетерополисахаридов, и показано, что он обладает биологической активностью.

Список литературы

1. Соломин Г.А., Крайнов С.Р. Щелочные составляющие природных и сточных щелочных вод, геохимические процессы их нейтрализации кислыми и околонейтральными подземными водами // Геохимия. 1998. №2. С. 183-201.

2. Намсараев З.Б., Горленко В.М., Намсараев Б.Б., Бархутова Д. Д. Микробные сообщества щелочных гидротерм. Новосибирск, 2006. 111 с.

3. Chi Z., Fang Y. Exopolysaccharides from marine bacteria // J. Ocean Univ. China. 2005. Vol. 4. Pp. 67-74.

4. Nicolaus В., Kambourova M., Oner E.T. Exopolysaccharides from extremophiles: from fundamentals to biotechnology//Environ. Technol. 2010. Vol. 31. Pp. 1145-1158.

5. Olennikov D.N., Agafonova S.V., Rokhin A.V., Penzina T.A., Borovskii G.B. Branched glucan from the fruiting bodies of Piptoporus betulinus (Bull.:Fr) Karst. // Appl. Biochem. Microbiol. 2012. Vol. 48. Pp. 65-70.

6. Gugliandolo C., Spano A., Maugeri T.L., Poli A., Arena A., Nicolaus B. Role of bacterial exopolysaccharides as agents in counteracting immune disorders induced by herpes virus // Microorganisms. 2015. Vol. 3. Pp. 464^183.

7. Kiyoshima A., Kudo K., Nishida N., Ikeda N. HPLC simultaneous determination of glycerol and mannitol in human tissues for forensic analysis // Forensic Sci. Int. 2002. Vol. 125. Pp. 127-133.

8. Usov A.I., Bilan M.I., Klochkova N.G. Polysaccharides of algae. 48. Polysaccharide composition of several calcareous red algae: Isolation of alginate from Corallina pilulifera P. et R. (Rhodophyta, Corallinaceae) // Bot. Mar. 1995. Vol. 38. Pp. 43-51.

9. Jackson S.G., McCandless E.L. Simple, rapid, turbidometric determination of inorganic sulfate and/or protein // Anal. Biochem. 1978. Vol. 19. Pp. 802-808.

10. Максимов В.И., Родоман В.Е., Максимова Е.В. Метод определения гексозаминов в хитиновых гидролизатах // Прикладная биохимия и микробиология. 1999. Т. 35. С. 227-230.

11. Bradford М.М. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal. Biochem. 1976. Vol. 76. Pp. 248-254.

12. Olennikov D.N., Kashchenko N.I., Chirikova N.K., Koryakina L.P., Vladimirov L.N. Bitter gentian teas: Nutritional and phytochemical profiles, polysaccharide characterisation andbioactivity //Molecules. 2015. Vol. 20. Pp. 20014-20030.

13. Olennikov D.N., Rokhin A.V. Water-soluble glucans from true cardamom (Elettaria cardamomum White at Maton) seeds// Appl. Biochem. Microbiol. 2013. Vol. 49. Pp. 182-187.

14. Olennikov D.N., Tankhaeva L.M., Agafonova S.V. Antioxidant components of Laetiporus sulphureus (Bull.: Fr.) Murr. fruit bodies//Appl. Biochem. Microbiol. 2011. Vol. 47. Pp. 419^125.

15. Olennikov D.N., Chirikova N.K., Okhlopkova Z.M., Zullugarov I.S. Chemical composition and antioxidant activity of Tanara Oto (Dracocephalum palmatum Stephan), a medicinal plant used by the North-Yakutian nomads // Molecules. 2013. Vol. 18. Pp. 14105-14121.

16. Olennikov D.N., Kashchenko N.I., Chirikova N.K. A novel HPLC-assisted method for investigation of the Fe2+-chelating activity of flavonoids and plant extracts //Molecules. 2014. Vol. 19. Pp. 18296-18316.

17. Olennikov D.N., Tankhaeva L.M. Lamiaceae carbohydrates. I. Pectinic substances and hemicelluloses from Mentha x piperita И Chem. Nat. Сотр. 2007. Vol. 43. Pp. 501-507.

18. Saso L., Valentini G., Casini M.L., Grippa E., Gatto M.T., Leone M.G., Silvestrini B. Inhibition of heat-induced de-naturation of albumin by nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs): Pharmacological implications // Arch. Pharm. Res. 2001. Vol. 24. Pp. 150-158.

19. Nicolaus В., Moriello V.S., Lama L., Poli F., Gambacorta A. Polysaccharides from extremophilic m icroorganisms // Orig. Life Evol. Biosph. 2004. Vol. 34. Pp. 159-169.

20. Шаргаева О.В., Калашников A.M., Цыренова Д. Д. Содержание хлорофилла а и разнообразие цианобактерий в микробных матах гидротерм Бурятии//Вестник БГУ. 2013. №4. С. 158-161.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

21. Bar-Or Y., Shilo М. Characterization of macromolecular flocculants produced by Phormidium sp. strain J-l and by Anabaenopsis circularisVCC 6720 // Appl. Environ. Microbiol. 1987. Vol. 53. Pp. 2226-2230.

22. Nicolaus В., Panico A., Lama L., Romano I., Manca M.C., De Giulio A., Gambacorta A. Chemical composition and production of exopolysaccharides from representative members of heterocystous and non-heterocystous cyanobacte-ria // Phytochemistry. 1999. Vol. 52. Pp. 639-647.

23. Pereira S., Zille A., Micheletti E., Moradas-Ferreira P., De Filippis R., Tamagnini P. Complexity of cyanobacterial exopolysaccharides: composition, structures, inducing factors and putative genes involved in their biosynthesis and assembly // FEMS Microbiol. Rev. 2009. Vol. 33. Pp. 917-941.

24. Mishima Т., Murata J., Toyoshima M., Fujii H., Nakajima M., Hayashi Т., Kato Т., Saiki I. Inhibition of tumor invasion and metastasisby calcium spirulan (Ca-SP), a novel sulfated polysaccharide derived from a blue-green alga, Spirulinaplatensis II Clin. Exp. Metastas. 1998. Vol. 16. Pp. 541-550.

25. Hayashi K., Hayashi Т., Kojima I.A. A natural sulphated polysaccharide, calcium spirulan, isolated from Spirulina platensis: in vitro and ex vivo evaluation of anti-herpes simplex virus and anti-human immunodeficiency virus // AIDS Res. Hum. Retrovituses. 1996. Vol. 12. Pp. 1463-1471.

26. Raposo M.F.J., Morais A.M.M.B., Morais R.M.S.C. Bioactivity and Application of polysaccharides from marine mi-croalgae/ in Polysaccharides. Eds. K.G. Ramawat, J.-M. Merillon. Springer, Switzerland, 2015. Pp. 1683-1727.

Поступило в редакцию 11 мая 2017 г.

После переработки 13 октября 2017 г.

Budagaeva V.G.1, Radnagurueva A.A.1, Lavrent'eva E.V.1-2, Barkhutova D.D.1, Olennikov D.N.1* CARBOHYDRATES OF MICROBIAL MATHS OF ALKALINE HYDROTHERMS OF BAIKAL REGION

1 Institute of General and Experimental Biology, Siberian Branch, Russian Academy of Science, ul. Sakh 'yanovoy, 6,

Ulan-Ude, 670047 (Russia), e-mail: [email protected]

2 Buryat State University, ul. Smolina, 24A, Ulan-Ude, 670000 (Russia)

Alkaline hydrotherms of the Baikal region are extreme aquatic ecosystems characterized by the presence of the specific microbial communities, mats. A study of the carbohydrate composition of the biomass of microbial maths from four hydrothermal waters of the Baikal region (Alia, Garga, Seya, Umkhei) showed the presence of mannitol (1,93-7,25 mg/g, from the dry weight), uronic acids (1,15-15,85 mg/g) and neutral monosaccharides. The latter were galactose (2,02-56,56 mg/g), glucose (2,00^15,96 mg/g), mannose (4,83-78,86 mg/g), xylose (1,18-10,53 mg/g), iucose (0,23-2,40 mg/g), and arabinose and rhamnose as a trace. It is shown that the mats from the studied hydrothermal waters of the Baikal region characterized by the different ratio of carbohydrate groups and a specific monosaccharide composition. A fraction of water-soluble polysaccharides was isolated from the biomass of the microbial mat of Seya hydrotherm. It was a mixture of seven components with molecular masses from 122 to 1700 kDa. The dominant polymer Se-WSPS-07 with a molecular weight 122 kDa was isolated and preliminarily characterized as a heteropolysaccharide containing galactose, glucose, mannose as dominant monosaccharides, and protein (5,92%). It was found that Se-WSPS-07 possesses biological activity demonstrating its perspectiveness for the further study as a therapeutic agent. The chemical characteristics of the carbohydrate components of microbial maths from the alkaline hydrotherms of the Baikal region were realized for the first time.

Keywords: microbial maths, alkaline hydrotherms, polysaccharides, cyanobacteria, biological activity.

References

1. Solomin G.A., Krainov S.R. Geokhimiia, 1998, no. 2, pp.183-201. (inRuss.).

2. Namsaraev Z.B., Gorlenko V.M., Namsaraev B.B., Barkhutova D.D. Mikrobnye soobshchestva shchelochnykh gidroterm. [Microbial communities of alkaline fluids], Novosibirsk, 2006, 111 p. (in Russ.).

3. Chi Z., Fang Y. J. Ocean Univ. China, 2005, vol. 4, pp. 67-74.

4. Nicolaus B., Kambourova M., Oner E.T. Environ. Technol., 2010, vol. 31, pp. 1145-1158.

5. Olennikov D.N., Agafonova S.V., Rokhin A.V., Penzina T.A., Borovskii G.B. Appl. Biochem. Microbiol., 2012, vol. 48, pp. 65-70.

6. Gugliandolo C., Spano A., Maugeri T.L., Poli A., Arena A., Nicolaus B. Microorganisms, 2015, vol. 3, pp. 464^183.

7. Kiyoshima A., Kudo K., Nishida N., Ikeda N. Forensic Sci. Int., 2002, vol. 125, pp. 127-133.

8. Usov A.I., Bilan M.I., Klochkova N.G. Bot. Mar., 1995, vol. 38, pp. 43-51.

9. Jackson S.G., McCandless E.L. Anal. Biochem., 1978, vol. 19, pp. 802-808.

10. Maksimov V.I., Rodoman V.E., Maksimova E.V. Prikladnaia biokhimiia i mikrobiologiia, 1999, vol. 35, pp. 227230. (inRuss.).

11. Bradford M.M. Anal. Biochem., 1976, vol. 76, pp. 248-254.

12. Olennikov D.N., Kashchenko N.I., Chirikova N.K., Koryakina L.P., Vladimirov L.N. Molecules, 2015, vol. 20, pp. 20014-20030.

13. Olennikov D.N., Rokhin A. V. Appl. Biochem. Microbiol., 2013, vol. 49, pp. 182-187.

14. Olennikov D.N., Tankhaeva L.M., Agafonova S.V. Appl. Biochem. Microbiol., 2011, vol. 47, pp. 419^125.

15. Olennikov D.N., Chirikova N.K., Okhlopkova Z.M., Zulfugarov I.S. Molecules, 2013, vol. 18, pp. 14105-14121.

16. Olennikov D.N., Kashchenko N.I., Chirikova N.K. Molecules, 2014, vol. 19, pp. 18296-18316.

17. Olennikov D.N., Tankhaeva L.M. Chem. Nat. Comp., 2007, vol. 43, pp. 501-507.

18. Saso L., Valentini G., Casini M.L., Grippa E., Gatto M.T., Leone M.G., Silvestrini B. Arch. Pharm. Res., 2001, vol. 24, pp. 150-158.

19. Nicolaus B., Moriello V.S., Lama L., Poli F., Gambacorta A. Orig. Life Evol. Biosph., 2004, vol. 34, pp. 159-169.

20. Shargaeva O.V., Kalashnikov A.M., Tsyrenova D.D. VestnikBGU, 2013, no. 4, pp. 158-161. (in Russ.).

21. Bar-Or Y., Shilo M. Appl. Environ. Microbiol., 1987, vol. 53, pp. 2226-2230.

22. Nicolaus B., Panico A., Lama L., Romano I., Manca M.C., De Giulio A., Gambacorta A. Phytochemistry, 1999, vol. 52, pp. 639-647.

23. Pereira S., Zille A., Micheletti E., Moradas-Ferreira P., De Filippis R., Tamagnini P. FEMS Microbiol. Rev., 2009, vol. 33, pp. 917-941.

24. Mishima T., Murata J., Toyoshima M., Fujii H., Nakajima M., Hayashi T., Kato T., Saiki I. Clin. Exp. Metastas., 1998, vol. 16, pp. 541-550.

25. Hayashi K., Hayashi T., Kojima I.A. AIDS Res. Hum. Retrovituses., 1996, vol. 12, pp. 1463-1471.

26. Raposo M.F.J., Morais A.M.M.B., Morais R.M.S.C. Bioactivity and Application ofpolysaccharides from marine mi-croalgae / in Polysaccharides, eds. K.G. Ramawat, J.-M. Merillon. Springer, Switzerland, 2015, pp. 1683-1727.

Received May 11, 2017 Revised October 13, 2017

Corresponding author.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.