Streptomyces natalensis — продуцент натафуцина¶

Streptomyces natalensis — вид грамположительных аэробных актиномицетов рода Streptomyces, известный как основной природный продуцент полиенового макролидного антибиотика натафуцина (пимарицина). Штаммы этого вида выделяют из почвы и растительных субстратов; промышленное значение вида связано исключительно с биосинтезом натафуцина — противогрибкового соединения, применяемого в пищевой промышленности и медицине.

¶Таксономия и биология

Вид описан в составе рода Streptomyces — крупнейшего таксона актиномицетов, объединяющего более 600 видов. Как и другие представители рода, S. natalensis образует хорошо развитый субстратный мицелий и воздушные гифы, сегментирующиеся в спороносные цепочки. Культура аэробна, хемоорганотрофна, растёт на стандартных средах (например, на овсяном и крахмало-аммиачном агаре), оптимальная температура роста — около 28–30 °C.

Вид относится к группе «стрептомицетов с гладкими спорами» и филогенетически близок к Streptomyces chattanoogensis, Streptomyces gilvosporeus и Streptomyces albulus — также продуцентам полиеновых антибиотиков. Идентификация вида традиционно опирается на морфологию спороносных гиф и хемотаксономические признаки, а в современных работах — на секвенирование гена 16S рРНК и полногеномный анализ.

¶Натафуцин и его биосинтез

Натафуцин (также пимарицин) — полиеновый макролидный антибиотик тетраеновой группы. Его молекула содержит макролактоновое кольцо с четырьмя сопряжёнными двойными связями, аминосахар микоаминозу и карбоксильную группу, что придаёт соединению амфотерные свойства. Механизм действия основан на связывании со стеринами клеточной мембраны грибов, что ведёт к нарушению её барьерной функции и гибели клетки.

Биосинтез натафуцина кодируется кластером генов pim, включающим гены поликетидсинтаз I типа, ферменты модификации сахара и транспорта. Продуктивность штаммов зависит от состава питательной среды, источника углерода и азота, аэрации и режима ферментации. Промышленное получение ведут глубинным культивированием в биореакторах с последующей экстракцией и очисткой.

¶Применение

Основная область применения натафуцина — пищевая промышленность, где он используется как консервант E235 для поверхностной обработки сыров и колбас: препарат подавляет рост плесеней и дрожжей, продлевая срок хранения. В медицине натафуцин применяют местно при офтальмомикозах и некоторых грибковых поражениях кожи. Ведутся исследования по повышению продуктивности штаммов S. natalensis методами метаболической инженерии и мутагенеза.

¶Значение и ограничения

S. natalensis — классический объект промышленной микробиологии, на примере которого изучают регуляцию биосинтеза полиеновых антибиотиков. Ограничения связаны с низким выходом целевого продукта у диких штаммов, дороговизной глубинной ферментации и нестабильностью натафуцина при хранении. Использование антибиотика в качестве пищевой добавки вызывает дискуссии в связи с вопросами устойчивости микроорганизмов.