Účinek surfaktinu na lipidovou složku cytoplazmatické membrány Bacillus subtilis

Abstract

Surfaktin, sekundární metabolit produkovaný bakterií Bacillus subtilis, je povrchově aktivní látka a antibiotikum, které permeabilizuje membránovou dvouvrstvu. Cílem této diplomové práce bylo zjistit, jaké adaptivní změny na úrovni lipidové složky cytoplazmatické membrány mohou přispívat k přežití B. subtilis v koncentracích surfaktinu, které bakterie jiných druhů zabíjí. Neprodukční kmen B. subtilis 168 byl kultivován v přítomnosti dvou různých subletálních koncentrací surfaktinu (350 a 650 µg/ml) izolovaného z kultury produkčního kmene B. subtilis ATCC 21332. Přídavek surfaktinu do média vedl v závislosti na koncentraci k zástavě růstu exponenciální kultury na 40 min (350 µg/ml), resp. 3 h (650 µg/ml) a poté se růst obnovil se změněnou dobou zdvojení. Nižší koncentrace způsobila 20% urychlení růstu, u vyšší naopak došlo k prodloužení doby zdvojení na dvojnásobek oproti kontrole. Surfaktin vyvolal v cytoplazmatické membráně zásadní změny ve složení fosfolipidů. Došlo ke snížení podílu majoritního fosfolipidu membrány fosfatidylglycerolu a naopak zvýšení podílu fosfatidyletanolaminu, u koncentrace surfaktinu stimulující růst se navíc výrazně navýšil podíl kyseliny fosfatidové. Měření kinetiky lyze lipozómů tvořených lipidy mimikujícími složení membrány vystavené surfaktinu prokázalo, že zvýšení...

Surfactin, a secondary metabolite produced by Bacillus subtilis, is a surface active compound and antibiotic permeabilizing membrane bilayer. The aim of this study was to reveal the self-resistance strategy at the level of the lipid moiety of cytoplasmic membrane, which B. subtilis employs to combat surfactin in concentrations that are lethal for other bacterial species. Non-producing strain B. subtilis 168 was cultivated in the presence of two different sublethal concentrations of surfactin (350 a 650 µg/ml), which was isolated from the culture broth of B. subtilis ATCC 21332. Presence of surfactin in the medium resulted in a concentration dependent lag phase, which took 40 min (350 µg/ml) and 3 h (650 µg/ml), respectively. Afterwards, the culture grew with the altered doubling time of 44 min (350 µg/ml) and 126 min (650 µg/ml), respectively. Surfactin induced substantial changes in the phospholipid composition of the cytoplasmic membrane. The proportion of the major phospholipid component phosphatidylglycerol decreased and inversely, the level of phosphatidylethanolamine increased. Interestingly, the content of phosphatidic acid rose considerably in the presence of surfactin concentration causing stimulation of B. subtilis growth (350 µg/ml). Liposome leakage assay using phospholipids mimicking...