Сучасні підходи до підвищення біосинтетичного потенціалу Streptomyces avermitilis
DOI:
https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2025.340780Ключові слова:
стрептоміцети, мікробна біотехнологія, біосинтез, екзогенні метаболіти, біологічно активні сполукиАнотація
Проведено аналіз сучасних наукових джерел щодо ефективних підходів підвищення біосинтетичного потенціалу за культивування Streptomyces avermitilis. Серед значного різноманіття стрептоміцетів, які відіграють ключову роль у сучасних біотехнологіях та медицині, штами S. avermitilis є найдосліджуванішими, оскільки мають потенціал синтезувати різноманітні біологічно активні сполуки, включаючи антибіотики та інші корисні речовини, зокрема авермектин. Серед ефективних методів підвищення виробництва корисних продуктів культурою S. avermitilis є генетичні маніпуляції та підбір середовища культивування, зокрема із застосуванням екзогенних метаболітів. Поєднання методів метаболічної інженерії, спрямованих на відповідні гени для постачання поживних елементів, зі стратегіями додавання живильних речовин визнано ефективними для штамів Streptomyces щодо оптимізації виробництва цільових сполук. Детально розглянуто поняття екзогенних метаболітів та їх значення для посилення біосинтетичного потенціалу S. avermitilis, що відкриває нові можливості для оптимізації процесу виробництва та підвищення виходу корисних сполук. Результати досліджень свідчать, що введення екзогенних метаболітів є перспективним напрямом для інтенсифікації виробництва вторинних метаболітів у біотехнологічних процесах. Ці метаболіти можуть слугувати як прекурсори для синтезу цільових продуктів або впливати на ензиматичні шляхи синтезу, покращуючи ефективність і швидкість реакцій. Водночас варто враховувати, що вплив екзогенних метаболітів може бути комплексним і залежить від конкретно внесеного виду метаболіту та його концентрації. Подальші дослідження в області взаємодії екзогенних метаболітів із культурою S. avermitilis здатні сприяти розробленню нових стратегій оптимізації процесу виробництва корисних продуктів. Розуміння впливу екзогенних метаболітів на біосинтетич- ний потенціал мікроорганізмів є ключовим для подальшого розвитку біотехнологій та медицини, зокрема вітчизняного штаму S. avermitilis IMВ Aс-5015, що має важливе значення для медицини, ветеринарії і сільського господарства. Оптимізація складу та концентрації екзогенних метаболітів, а також розуміння їхнього впливу на біосинте- тичні шляхи, є основними напрямами подальших досліджень у цій галузі.
Посилання
Santos-Beneit, F. (2024). What is the role of microbial biotechnology and genetic engineering in medicine? Microbiologyopen, 13(2), e1406. DOI: https://doi.org/10.1002/mbo3.1406.
Pham, J. V., Yilma, M. A., Feliz, A., Majid, T. T., Maffetone, N., Walker, J. R., … Yoon, Y. J. (2019). A review of the microbial production of bioactive natural products and biologics. Front. Microbiol, 10, 1404. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01404.
Mirsalami, S. M., & Mirsalami, М. (2025). Advances in genetically engineered microorganisms: Transforming food production through precision fermentation and synthetic biology. Future Foods, 11, 100601. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fufo.2025.100601.
Дем’янюк, О. С., Гуменюк, І. І., Левішко, А. С., Вакуленко, С. О., & Полтава, О. П. (2022). Екологічні аспекти формування стійких продовольчих систем. Збалансоване природокористування, 4, 119–128. DOI: https://doi.org/10.33730/2310-4678.4.2022.275863.
Maraz, К. М., & Khan, R. А. (2021). An overview on impact and application of microorganisms on human health, medicine and environment. GSC Biological and Pharmaceutical Sciences, 14(01), 89–104. DOI: https://doi.org/10.30574/gscbps.2021.16.1.0200.
Barbuto, S., Cammarota, M., Schiraldi, C., & Restaino, O. F. (2021). Streptomycetes as platform for biotechnological production processes of drugs. Appl. Microbiol. Biotechnol, 105(2), 551–568. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-020-11064-2.
Wackett, L. P. (2020). Streptomyces in biotechnology. Microb. Biotechnol, 13, 2077–2078. DOI: https://doi.org/10.1111/1751-7915.13677.
Chevrette, M. G., Carlson, C. M., Ortega, H. E., Thomas, C., Ananiev, G. E., Barns, K. J., … Currie, C. R. (2019). The antimicrobial potential of Streptomyces from insect microbiomes. Nat. Commun, 10(1), 516. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-08438-0.
Chater, K. F. (2016). Recent advances in understanding Streptomyces. F1000Res, 5, 2795. DOI: https://doi.org/10.12688/f1000research.9534.1.
Lacey, H. J., & Rutledge, P. J. (2022). Recently Discovered Secondary Metabolites from Streptomyces Species. Molecules, 27(3), 887. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules2703088787.
Rodríguez, M., Cuervo, L., Prado-Alonso, L., González-Moreno, M. S., Olano, C., & Méndez, C. (2024). The role of Streptomyces to achieve the United Nations sustainable development goals. Burning questions in searching for new compounds. Microb. Biotechnol, 17, e14541. DOI: https://doi.org/10.1111/1751-7915.14541.
Білявська, Л. О., Галаган, Т. О., & Іутинська, Г. О. (2016). Антинематодна активність метаболітів, що продукуються ґрунтовими стрептоміцетами. Мікробіологічний журнал, 78(4), 34–47.
Mani, J., Kandasamy, D., Vendan, R. T., Sankarasubramanian, H., Mannu, J., & Nagachandrabose, S. (2024). Unlocking the potential of Streptomyces species as promising biological control agents against phytonematodes. Physiological and Molecular Plant Pathology, 134, 102465. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2024.102465.
Khan, S., Srivastava, S., Karnwal, A., & Malik, T. (2023). Streptomyces as a promising biological control agents for plant pathogens. Front. Microbiol, 14, 1285543. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1285543.
Vurukonda, S. S. K. P., Giovanardi, D., & Stefani, E. (2018). Plant growth promoting and biocontrol activity of Streptomyces spp. as endophytes. Int. J. Mol. Sci, 19, 952. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms19040952.
Olanrewaju, O. S., & Babalola, O. O. (2019). Streptomyces: Implications and interactions in plant growth promotion. Appl. Microbiol. Biotechnol, 103, 1179–1188. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-018-09577-y.
Loboda, M., Biliavska, L., Iutynska, G., Newitt, J., & Mariychuk, R. (2024). Natural Products Biosynthesis by Streptomyces netropsis IMV Ac-5025 under Exogenous Sterol Action. Antibiotics, 13(2), 146. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics13020146.
Iутинська, Г. O., Koзиритська, В. Е., Білявська, Л. О., & Петрук, T. В. (2004). Штам Streptomyces avermitilis — продуцент авермектинів, речовин протипаразитарної дії. Патент 69639А. Україна. С12N1/20 №2003109795.
Méndez-Hernández, J. E., Rodríguez-Durán, L. V., Páez-Lerma, J. B., & Soto-Cruz, N. O. (2023). Strategies for Supplying Precursors to Enhance the Production of Secondary Metabolites in Solid-State Fermentation. Fermentation, 9(9), 804. DOI: https://doi.org/10.3390/fermentation9090804.
Rohmer, M., Knani, M., Simonin, P., Sutter, B., & Sahm, H. (1993). Isoprenoid biosynthesis in bacteria: a novel pathway for the early steps leading to isopentenyl diphosphate. Biochem J, 295(2), 517–524. DOI: https://doi.org/10.1042/bj2950517.
Loboda, M., & Biliavska, L. (2021). Biosynthesis of Polyene Antibiotics and Phytohormones under the Action of Exogenous β-Sitosterol by Soil Streptomycete Streptomyces netropsis IMV Ac-5025. In Proceedings of the Modern Biotechnologies — Solutions to the Challenges of the Contemporary World, Chisinau, Moldova; Institute of Microbiology and Biotechnology: Chișinău, Moldova.
Antoraz, S., Santamaría, R.I., Díaz, M., Sanz, D., & Rodríguez, H. (2015). Toward a new focus in antibiotic and drug discovery from the Streptomyces arsenal. Front. Microbiol, 6, 461. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00461.
Zauber, H., Burgos, A., Garapati, P., & Schulze, W. X. (2014). Plasma membrane lipid-protein interactions affect signaling processes in sterol-biosynthesis mutants in Arabidopsis thaliana. Front Plant Sci, 5, 78. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00078.
Chen, J., Liu, M., Liu, X., Miao, J., Fu, C., Gao, H., … Zhang, L. (2016). Interrogation of Streptomyces avermitilis for efficient production of avermectins. Synthetic and Systems Biotechnology, 1(1), 7–16. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synbio.2016.03.002.
Krysenko, S. (2025). Current Approaches for Genetic Manipulation of Streptomyces spp. — Key Bacteria for Biotechnology and Environment. BioTech, 14(1), 3. DOI: https://doi.org/10.3390/biotech14010003.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право і ліцензування
Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.
Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.
Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:
- не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
- раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.
Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:
- публікації статті українською (англійською) мовою і поширення її друкованої копії;
- поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською мовою), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.
Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:
- Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
- Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
- Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
- Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
- персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
- веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
- некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.
