Isolation and characterisation of uncommon myxobacteria and other marine bacteria and their multilocus sequences analyses from Indonesia’s biodiversity

Andriyani, Rina

doi:10.24355/dbbs.084-202106171414-0

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Isolation and characterisation of uncommon myxobacteria and other marine bacteria and their multilocus sequences analyses from Indonesia’s biodiversity

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Indonesia is a country with high potential in biodiversity exploration, especially for microorganisms. This study used samples collected from the islands of Java, Sulawesi, and Bali under the Germany-Indonesia Antiinfectives Cooperation (GINAICO) project. We have isolated 59 strains of gliding bacteria, 98% of which are myxobacteria while the remaining 2% is made up of other gliding bacteria. In this research, we have identified a rare myxobacterium and a novel non-myxobacterial strain from our selected samples. Finally, we confirmed the effectiveness of housekeeping genes as a core method in analysing the degree of relatedness between different strains. The strain Soce1964KM was found to be closest to the rare genus Sorangium and strain 1932KM was identified as a novel genus in the family Flammeovirgaceae. Both results are according to the analysis of its 16S rRNA gene sequence and whole-genome sequencing analysis for strain 1932KM.

We also performed screening for antiinfectives against Escherichia coli, Candida albicans and Staphylococcus aureus. Strain Soce1964KM has the highest activity against Staphylococcus aureus and Candida albicans. Analysis of the methanol extract of Soce1964KM through the chromatogram from High-Pressure Liquid Chromatography (HPLC) and High-Resolution Electrospray Ionisation Mass Spectrometry (HRESIMS)–in addition to the database in Myxobase–showed that the extract contains a known compound, namely Disorazol.

We found 1932KM to be a novel strain after an in-depth examination of this strain’s phenotype and genotype as part of a polyphasic taxonomy analysis. Also, we conducted a gene cluster analysis and bioassay against pathogenic bacteria and statistical analysis of 16S rRNA gene sequences from this strain with the statistical tool PAST. Bioinformatic tools, such as Prokka, RAST, AntiSmash, NP.searcher, PubChem, SMART and Molinspiration, were used for an in-depth analysis of the whole-genome sequence. Strain 1932KM has also obtained a deposition number from the Indonesian Culture Collections, namely InaCC B1242 with the proposed name of Balibacter flavus gen.nov.sp.nov.

Meanwhile, we used the housekeeping genes pgm, pyrG and rpoB to analyse the relatedness between the genera Corallococcus and Myxococcus. These housekeeping genes were used in this study as the core to analyse the similarities between the isolated strains and the type strains. The analysis involved the reconstruction of a phylogenetic tree and its polymorphisms. Bioinformatics tools supported these analyses. These analyses showed that the method is suitable for preliminary analysis in the search for novel species and/or subspecies.

Indonesien ist ein Land mit hohem Potenzial für die Erforschung der biologischen Vielfalt, insbesondere für Mikroorganismen. In dieser Studie wurden Proben verwendet, die auf den Inseln Java, Sulawesi, und Bali im Rahmen des Projekts GINAICO (Deutschland-Indonesien Antiinfectives Cooperation) gesammelt wurden. Wir haben 59 Stämme gleitender Bakterien isoliert, von denen 98% Myxobakterien sind, während die restlichen 2% aus anderen gleitenden Bakterien bestehen. In dieser Studie haben wir aus unseren ausgewählten Proben ein seltenes Myxobakterium und einen neuartigen nicht-myxobakteriellen Stamm identifiziert. Schließlich bestätigten wir die Wirksamkeit von Housekeeping-Genen als Kernmethode bei der Analyse des Grads der Verwandtschaft zwischen verschiedenen Stämmen. Es wurde festgestellt, dass der Stamm Soce1964KM der seltenen Gattung Sorangium am nächsten kommt, und der Stamm 1932KM wurde als neuartige Gattung in der Familie der Flammeovirgaceae identifiziert. Beide Ergebnisse entsprechen der Analyse seiner 16S-rRNA-Gensequenz und der Gesamtgenomsequenzierungsanalyse für den Stamm 1932KM.

Wir führten auch ein Screening auf Antiinfektiva gegen Escherichia coli, Candida albicans und Staphylococcus aureus durch. Der Stamm Soce1964KM hat die höchste Aktivität gegen Staphylococcus aureus und Candida albicans. Die Analyse des Methanolextrakts von Soce1964KM mittels Chromatogramms aus Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC) und hochauflösender Elektrospray-Ionisationsmassenspektrometrie (HRESIMS) - zusätzlich zur Datenbank in Myxobase - zeigte, dass der Extrakt eine bekannte Verbindung enthält, nämlich Disorazol.

Nach einer eingehenden Untersuchung des Phänotyps und Genotyps dieses Stammes im Rahmen einer mehrphasigen Taxonomieanalyse stellten wir fest, dass 1932KM ein neuartiger Stamm ist. Außerdem führten wir mit dem statistischen Tool PAST eine Genclusteranalyse und einen Bioassay gegen pathogene Bakterien sowie eine statistische Analyse der 16S-rRNA-Gensequenzen dieses Stammes durch. Bioinformatische Werkzeuge wie Prokka, RAST, AntiSmash, NP.searcher, PubChem, SMART und Molinspiration wurden für eine eingehende Analyse der gesamten Genomsequenz verwendet. Der Stamm 1932KM hat auch eine Hinterlegungsnummer aus den indonesischen Kultursammlungen erhalten, nämlich InaCC B1242 mit dem vorgeschlagenen Namen Balibacter flavus gen.nov.sp.nov.

In der Zwischenzeit haben wir die Housekeeping-Gene pgm, pyrG und rpoB verwendet, um die Verwandtschaft zwischen den Gattungen Corallococcus und Myxococcus zu analysieren. Diese Housekeeping-Gene wurden in dieser Studie als Kern verwendet, um die Ähnlichkeiten zwischen den isolierten Stämmen und den Typstämmen zu analysieren. Die Analyse umfasste die Rekonstruktion eines phylogenetischen Baums und seiner Polymorphismen. Bioinformatik-Tools unterstützten diese Analysen. Diese Untersuchungen zeigten, dass die Methode für eine vorläufige Analyse bei der Suche nach neuen Arten und / oder Unterarten geeignet ist.