Βενθικοί μικροογρανισμοί ως παραγωγείς βιοενεργών ενώσεων

Abstract

The aim of the present PhD thesis was the study of the bacterial diversity associated with antimicrobial activity of mesophilic heterotrophic bacterial strains isolated from microbial mats recovered from sediment and chimney samples from the hydrothermal field of Kolumbo submarine volcano (500 m depth), in the Aegean Sea. Α qualitative analysis of the heterotrophic mesophilic bacterial population was conducted and 832 bacterial strains were isolated. Then discrimination among the isolated strains was performed by using BOX-PCR method and 230 different profiles were obtained which were tested for antimicrobial activity against 18 pathogenic and non indicator strains. 89% of them inhibited growth of at least one target, while 42 strains exhibiting activity against more than 5 targets, were chosen for sequencing and phylogenetic analysis. They belonged to the phyla Firmicutes and Proteobacteria and screened for the presence of polyketide and non ribosomal synthases. 2 (KS) domains were closely related with hybrid NRPS-PKS and 4 domains with trans-AT PKS, 4 adenylation domains with antibiotics bacitracin, linear gramicidin and tyrocydine and 8 domains with lipopetide surfactin. Besides, 3 secondary metabolites were isolated from a multi-active strain which belong to 2,5-diketopiperazine family.

Ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της ποικιλότητας βακτηριακών στελεχών με αντιμικροβιακή δράση που απομονώθηκαν από μικροβιακούς τάπητες του υδροθερμικού πεδίου του υποθαλάσσιου ηφαίστειου Κολούμπο (500 m βάθος). Πραγματοποιήθηκε ποιοτική ανάλυση του ετερότροφου μεσόφιλου βακτηριακού πληθυσμού με τη χρήση κλασικών μικροβιολογικών τεχνικών και απομονώθηκαν συνολικά 832 αερόβια ετερότροφα μεσόφιλα στελέχη βακτηρίων. Στη συνέχεια τα στελέχη αυτά διακρίθηκαν με τη μέθοδο BOX-PCR, και τα 230 διαφορετικά πρότυπα που προέκυψαν ελέγχθηκαν in vitro με τη μέθοδο της διάχυσης για αντιβακτηριακή και αντιμυκητιακή δραστηριότητα έναντι 18 παθογόνων και μη μικροβιακών δεικτών. 89% των εξεταζόμενων στελεχών εμφάνισε αντιμικροβιακή δράση, εκ των οποίων 42 πολυενεργά στελέχη (αναστολή περισσότερων από 5 μικροβιακών δεικτών) ταυτοποιήθηκαν βάσει της ανάλυσης αλληλουχίας του γονιδίου 16S rRNA και βρέθηκαν να ανήκουν στα φύλα Proteobacteria και Firmicutes. Σε 6 και 19 από τα 42 στελέχη έγινε ανίχνευση των υπεύθυνων γονιδίων για τις πιο συντηρημένες από τις καταλυτικές μονάδες που αποτελούν τις πολυκετιδικές και τις μη ριβοσωμικές συνθετάσες αντίστοιχα. 2 είχαν υψηλή συγγένεια με υβριδικές NRPS-PKS, 4 με trans-AT πολυκετιδικές συνθετάσες, 4 με τη βακιτρακίνη, γραμμική γραμμισιδίνη και τυροσιδίνη και 8 με τη σουρφακτίνη. Επιπρόσθετα, από το εκχύλισμα ενός πολυενεργού στελέχους απομονώθηκαν 3 μεταβολίτες που ανήκουν στην οικογένεια των 2,5-δικετοπιπεραζινών.