Mycology and PhytopathologyMycology and PhytopathologyМикология и фитопатология0026-36483034-5421The Russian Academy of Sciences65516210.31857/S0026365623600098CYPVHRSHORT COMMUNICATIONSКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯEffect of the Bacteriocin Subtylosin P19 on Bacillus Anthracis SporesДействие бактериоцина субтилозина п19 на споры Bacillus anthracisPokhilenkoV. D.ПохиленкоВ. Д.pokhilenko@obolensk.orgGerasimovV. N.ГерасимовВ. Н.pokhilenko@obolensk.orgZhigletsovaS. K.ЖиглецоваС. К.pokhilenko@obolensk.orgKalmantaevT. A.КалмантаевТ. А.pokhilenko@obolensk.orgChukinaI. A.ЧукинаИ. А.pokhilenko@obolensk.orgMironovaR. I.МироноваР. И.pokhilenko@obolensk.orgGajtrafimovaА. R.ГайтрафимоваА. Р.pokhilenko@obolensk.orgState Research Center for Applied Microbiology and BiotechnologyГосударственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии (ГНЦ ПМБ) Роспотребнадзора0111202392663163610022025Copyright ©; 2023, В.Д. Похиленко, В.Н. Герасимов, С.К. Жиглецова, Т.А. Калмантаев, И.А. Чукина, Р.И. Миронова, А.Р. ГайтрафимоваCopyright ©; 2023, В.Д. Похиленко, В.Н. Герасимов, С.К. Жиглецова, Т.А. Калмантаев, И.А. Чукина, Р.И. Миронова, А.Р. Гайтрафимова2023В.Д. Похиленко, В.Н. Герасимов, С.К. Жиглецова, Т.А. Калмантаев, И.А. Чукина, Р.И. Миронова, А.Р. ГайтрафимоваВ.Д. Похиленко, В.Н. Герасимов, С.К. Жиглецова, Т.А. Калмантаев, И.А. Чукина, Р.И. Миронова, А.Р. Гайтрафимоваhttps://journals.eco-vector.com/0026-3648/article/view/655162

<bold>Abstract</bold>—

This is the first report on electron microscopic investigation of the effect of bacteriocin on Bacillus anthracis dormant spores. The new bacteriocin, subtilosin P19, isolated from a natural Bacillus subtilis strain, effectively killed dormant B. anthracis spores at concentrations of 0.5‒35 µg/mL after 60-min exposure. Our data, combined with analysis of the known mechanisms of the action of bacteriocins, suggest that the mechanism of spore inactivation was apparently based on multiple disruptions of the integrity of the inner and outer membranes surrounding the cortex of the resting spore. It is also likely that the molecular configuration of subtilisin P19 allows it to penetrate through the outer integuments and to damage the vital membrane structures of the anthrax spores. Subtilosin P19 can serve as a promising basis for new antimicrobial preparations of natural origin.

Впервые показано повреждающее действие бактериоцина на интактные споры Bacillus anthracis с применением метода трансмиссионной электронной микроскопии. Выделенный из штамма Bacillus subtilis П19 новый бактериоцин ‒ субтилозин П19 эффективно разрушал интактные споры B. anthracis в концентрациях 0.5‒35 мкг/мл за 60 мин совместной инкубации. Совокупность полученных данных, в сочетании с анализом известных механизмов действия бактериоцинов, позволяют предположить, что в основе механизма инактивации спор, по-видимому, лежит множественное нарушение целостности внутренней и наружной мембран, окружающих кортекс покоящейся споры. Вероятно, также, что конфигурация молекулы субтилозина П19 позволяет ему проникать через внешние покровы и повреждать жизненно важные мембранные структуры кортекса спор. Субтилозин П19 может служить перспективной основой новых антимикробных препаратов природного происхождения.

Bacillus anthracissporesbacteriocinsubtilosin P19transmission electron microscopyBacillus anthracisспорыбактериоцинсубтилозин П19трансмиссионная электронная микроскопияГерасимов В.Н., Маринина Н.Н., Щербатая О.С., Харсеева Г.Г. Возможности трансмисионной электронной микроскопии в оценке качества клеток бактерий и микробной популяции // Клиническая лабораторная диагностика. 2022. Т. 67. № 4. С. 237‒243.Gerasimov V.N., Marinina N.N., Kharseeva G.G., Shcherbataya O.S. The possibilities of transmission electron microscopy in assessing the quality of bacterial cells and microbial population // Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika (Moscow). 2022. V. 67. P. 237‒243.Герасимов В.Н., Харсеева Г.Г., Щербатая О.С., Котов С.А., Чепусова А.В. Особенности ультраструктуры смешанных биопленок возбудителя дифтерии и условно-патогенных микроорганизмов, выделенных из респираторного тракта человека // Клиническая лабораторная диагностика. 2021. Т. 66. № 10. С. 623‒628.Gerasimov V.N., Kharseeva G.G., Sherbataya O.S., Kotov S.A., Chepusova A.V. Peculiarities of the ultrastructure of mixed biofilms of the causing agent of diphtheria and conditionally pathogenic microorganisms isolated from the human respiratory tract // Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika (Moscow). 2021. V. 66. P. 623‒628.Методы изучения биологических свойств возбудителя сибирской язвы / Под ред. Л.И. Маринина, И.А. Дятлова. М.: Гигиена, 2009. 304 с.Пaтeнт PФ. 2021. № 2758060.Платонов А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы. M.: Изд-во РАМН, 2000. 52 с.Похиленко В.Д., Калмантаев Т.А., Дунайцев И.А., Детушев К.В., Кисличкина А.А., Мухина Т.Н., Чукина И.А. Выделение и характеристика бактериоцина штамма Bacillus subtilis, изолированного из пассифлоры // Бактериология. 2022. Т. 7. № 1. С. 9–17.Pokhilenko V.D., Kalmantaev T.A., Dunaytsev I.A., Detushev K.V., Kislichkina A.A., Mukhina T.N., Chukina I.A. Isolation and characteristics of bacteriocin from Bacillus subtilis strain, isolated from passiflora // Bacteriology (Obolensk Moscow reg.). 2022. V. 7 (1). P. 9–17.Сибирская язва: актуальные проблемы разработки и внедрения медицинских средств защиты / Под ред. Г.Г. Онищенко, И.В. Дармова, С.В. Борисевича. Сергиев Посад, 2018. 592 с.Babasaki K., Takao T., Shimonishi Y., Kurahashi K. Subtilosin A, a new antibiotic peptide produced by Bacillus subtilis 168: isolation, structural analysis, and biogenesis // J. Biochemistry. 1985. V. 98. P. 585–603.Egan K., Field D., Rea M.C., Ross R.P., Hill C., Cotter P.D. Bacteriocins: novel solutions to age old spore-related problems? // Front. Microbiol. 2016. V. 7. Art. 461.Gut I.M., Blanke S.R., van der Donk W.A. Mechanism of inhibition of Bacillus anthracis spore outgrowth by the lantibiotic nisin // ACS Chem. Biol. 2011. V. 6. P. 744–752.Gut I.M., Prouty A.M., Ballard J.D., van der Donk W.A., Blanke S.R. Inhibition of Bacillus anthracis spore outgrowth by nisin // Antimicrob. Agents Chemother. 2008. V. 52. P. 4281–4288.Nicholson W.L., Munakata N., Horneck G., Melosh H.J., Stelow P. Resistance of Bacillus endospores to extreme terrestrial and extraterrestrial environments // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2000. V. 64. P. 548–572.Oman T.J., van der Donk W.A. Insights into the mode of action of the two-peptide lantibiotic haloduracin // ACS Chem. Biol. 2009. V. 4. P. 865–874.Pilo P., Frey J. Pathogenicity, population genetics and dissemination of Bacillus anthracis // Infect. Genet. Evol. 2018. V. 64. P. 115–125.Romero-Rodríguez A., Ruiz-Villafán B., Martínez-de la Peña C.F., Sánchez S. Targeting the impossible: a review of new strategies against endospores // Antibiotics. 2023. V. 12. Art. 248.Wood J.P., Adrion A.C. Review of decontamination techniques for the inactivation of Bacillus anthracis and other spore-forming bacteria associated with building or outdoor materials // Environ. Sci. Technol. 2019. V. 53. P. 4045–4062.