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Fitness of outer Membrane Vesicles from Komagataeibacter intermedius Is Altered Under the Impact of Simulated Mars-like Stressors Outside the International Space Station

Podolich, Olga und Kukharenko, Olga und Zaets, Iryna und Orlovska, Iryna und Palchykovska, Larysa und Zaika, Leonid und Sysoliatin, Serhii und Zubova, Ganna und Reva, O. und Galkin, M. und Horid’ko, Tetyana und Kosiakova, Halyna und Borisova, Tatiana und Kravchenko, Volodymyr und Skoryk, Mykola und Kremenskoy, Maksym und Ghosh, Preetam und Barh, Debmalya und Góes-Neto, Aristóteles und Azevedo, Vasco und de Vera, J. P. und Kozyrovska, N. (2020) Fitness of outer Membrane Vesicles from Komagataeibacter intermedius Is Altered Under the Impact of Simulated Mars-like Stressors Outside the International Space Station. Frontiers in Microbiology. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/fmicb.2020.01268. ISSN 1664-302X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.01268/full

Kurzfassung

Outer membrane vesicles (OMVs), produced by nonpathogenic Gram-negative bacteria, have potentially useful biotechnological applications in extraterrestrial extreme environments. However, their biological effects under the impact of various stressors have to be elucidated for safety reasons. In the spaceflight experiment, model biofilm kombucha microbial community (KMC) samples, in which Komagataeibacter intermedius was a dominant community-member, were exposed under simulated Martian factors (i.e., pressure, atmosphere, and UV-illumination) outside the International Space Station (ISS) for 1.5 years. In this study, we have determined that OMVs from post-flight K. intermedius displayed changes in membrane composition, depending on the location of the samples and some other factors. Membrane lipids such as sterols, fatty acids (FAs), and phospholipids (PLs) were modulated under the Mars-like stressors, and saturated FAs, as well as both short-chain saturated and trans FAs, appeared in the membranes of OMVs shed by both post-UV-illuminated and “dark” bacteria. The relative content of zwitterionic and anionic PLs changed, producing a change in surface properties of outer membranes, thereby resulting in a loss of interaction capability with polynucleotides. The changed composition of membranes promoted a bigger OMV size, which correlated with changes of OMV fitness. Biochemical characterization of the membrane-associated enzymes revealed an increase in their activity (DNAse, dehydrogenase) compared to wild type. Other functional membraneassociated capabilities of OMVs (e.g., proton accumulation, interaction with linear DNA, or synaptosomes) were also altered after exposure to the spaceflight stressors. Despite alterations in membranes, vesicles did not acquire endotoxicity, cytotoxicity, and neurotoxicity.Altogether, our results show that OMVs, originating from rationally selected nonpathogenic Gram-negative bacteria, can be considered as candidates in the design of postbiotics or edible mucosal vaccines for in situ production in extreme environment. Furthermore, these OMVs could also be used as promising delivery vectors for applications in Astromedicine.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/138820/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Fitness of outer Membrane Vesicles from Komagataeibacter intermedius Is Altered Under the Impact of Simulated Mars-like Stressors Outside the International Space Station
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Podolich, OlgaInstitute of Molecular Biology and Genetics of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kukharenko, OlgaInstitute of Molecular Biology and Genetics of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zaets, IrynaInstitute of Molecular Biology and Genetics of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Orlovska, IrynaInstitute of Molecular Biology and Genetics of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Palchykovska, LarysaInstitute of Molecular Biology and Genetics of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zaika, LeonidInstitute of Molecular Biology and Genetics of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sysoliatin, SerhiiInstitute of Molecular Biology and Genetics of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zubova, GannaInstitute of Molecular Biology and Genetics of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reva, O.Pretoria University, Bioinformatics Center, Pretoria, South Africa.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Galkin, M.Palladin Institute of Biochemistry of NASU, Kyiv, UkraineNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horid’ko, TetyanaPalladin Institute of Biochemistry of NASU, Kyiv, UkraineNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kosiakova, HalynaPalladin Institute of Biochemistry of NASU, Kyiv, UkraineNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borisova, TatianaPalladin Institute of Biochemistry of NASU, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kravchenko, VolodymyrNanoMedTech LLC, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Skoryk, MykolaNanoMedTech LLC, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kremenskoy, MaksymNanoMedTech LLC, Kyiv, Ukraine.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ghosh, PreetamDepartment of Computer Science, Virginia Commonwealth University, Richmond, VA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barh, DebmalyaCentre for Genomics and Applied Gene Technology, IIOAB, Purba Medinipur, IndiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Góes-Neto, AristótelesInstitute of Biological Sciences, Federal University of Minas Gerais, Belo Horizonte, BrazilNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Azevedo, VascoInstitute of Biological Sciences, Federal University of Minas Gerais, Belo HorizonteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de Vera, J. P.jean-pierre.devera (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9530-5821NICHT SPEZIFIZIERT
Kozyrovska, N.Institute od Molecular Biology & Genetics, NASU, UkraineNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 Juni 2020
Erschienen in:Frontiers in Microbiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.3389/fmicb.2020.01268
Verlag:Frontiers Media S.A.
ISSN:1664-302X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:outer membrane vesicles; Mars-like stressors; lipids; functionality; biosafety
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Planetary Evolution and Life (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetare Labore
Hinterlegt von: de Vera, Dr. Jean Pierre Paul
Hinterlegt am:04 Dez 2020 08:22
Letzte Änderung:04 Dez 2020 08:22

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