Isolation of protease-producing bacteria from human facial skin
,
,
,
,
,
,
,
and
*
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
This study aimed to isolate and screen protease-producing bacterial strains from the facial sebum of healthy humans. From 30 samples collected across the forehead, cheeks, and chin, a total of 260 bacterial strains were isolated. Proteolytic activity was evaluated on Casein agar and Skim milk agar plates over a 72-hour incubation period. The results revealed 21 strains capable of protein degradation, among which strain M7 exhibited the highest activity, achieving zone of clearance diameters of 40.67 mm on Casein agar and 37.33 mm on Skim milk agar. Among the protease-producing strains, 8 strains displayed lipase activity and 6 strains showed amylase activity. Molecular identification using 16S rDNA sequencing revealed that strain M7 belongs to the genus Bacillus and is phylogenetically closely related to Bacillus albus, Bacillus paramycoides, and members of the Bacillus cereus group. In conclusion, the study successfully selected strain M7 for its outstanding protease activity, demonstrating that the human facial microbiota represents a potential source for exploiting extracellular enzyme-producing bacteria.
Tóm tắt
Nghiên cứu được thực hiện nhằm phân lập và tuyển chọn các dòng vi khuẩn sinh protease từ bã nhờn da mặt người khỏe mạnh. Từ 30 mẫu thu tại vùng trán, má và cằm, 260 dòng vi khuẩn đã được phân lập. Hoạt tính protease được khảo sát trên môi trường Casein agar và Skim milk agar trong 72 giờ nuôi cấy. Kết quả ghi nhận 21 dòng có khả năng phân giải protein, trong đó dòng M7 thể hiện hoạt tính cao nhất với đường kính vòng phân giải đạt 40,67 mm trên Casein agar và 37,33 mm trên Skim milk agar. Trong số các dòng có hoạt tính protease, 8 dòng biểu hiện hoạt tính lipase và 6 dòng biểu hiện hoạt tính amylase. Kết quả định danh phân tử bằng 16S rDNA cho thấy dòng M7 thuộc chi Bacillus và có quan hệ di truyền gần với Bacillus albus, Bacillus paramycoides và các thành viên thuộc Bacillus cereus group. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu đã giúp tuyển chọn được dòng M7 có hoạt tính protease nổi bật và cho thấy hệ vi sinh vật da mặt người là nguồn tiềm năng để khai thác các vi khuẩn sinh enzyme ngoại bào.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
References
Afrin, S., Tamanna, T., Shahajadi, U. F., Bhowmik, B., Jui, A. H., Miah, M. A. S., & Bhuiyan, M. N. I. (2024). Characterization of protease-producing bacteria from garden soil and antagonistic activity against pathogenic bacteria. The Microbe, 4, 100123. https://doi.org/10.1016/j.microb.2024.100123
Akhter, K., Karim, I., Aziz, B., Bibi, A., Khan, J., & Akhtar, T. (2022). Optimization and characterization of alkaliphilic lipase from a novel Bacillus cereus NC7401 strain isolated from diesel fuel polluted soil. PLoS ONE, 17(8), e0273368. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0273368
Alkema, W., Boekhorst, J., Eijlander, R. T., Schnittger, S., De Gruyter, F., Lukovac, S., Schilling, K., & Kortman, G. A. M. (2021). Charting host-microbe co-metabolism in skin aging and application to metagenomics data. PloS one, 16(11), e0258960. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258960
Bích, D. T. (2019). Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic có khả năng kháng vi sinh vật gây bội nhiễm mụn trứng cá do sử dụng sản phẩm bôi chứa corticoid (Luận án tiến sĩ). Đại học Cần Thơ.
Byrd, A. L., Belkaid, Y., & Segre, J. A. (2018). The human skin microbiome. Nature Reviews Microbiology, 16(3), 143–155. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.157
Chua, W., Poh, S. E., & Li, H. (2022). Secretory proteases of the human skin microbiome. Infection and Immunity, 90(1), e00397-21. https://doi.org/10.1128/IAI.00397-21
Contesini, F. J., Melo, R. R. D., & Sato, H. H. (2018). An overview of Bacillus proteases: from production to application. Critical reviews in biotechnology, 38(3), 321-334. https://doi.org/10.1080/07388551.2017.1354354
Danilova, I., & Sharipova, M. (2020). The practical potential of bacilli and their enzymes for industrial production. Frontiers in Microbiology, 11, 1782. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01782
Demirkan, E., Çeti̇nkaya, A., & Abdou, M. (2021). Lipase from new isolate Bacillus cereus ATA179: optimization of production conditions, partial purification, characterization and its potential in the detergent industry. Turkish Journal of Biology, 45(3), 287 - 300. https://doi.org/10.3906/biy-2101-22
Flowers, L., & Grice, E. A. (2020). The skin microbiota: balancing risk and reward. Cell host & microbe, 28(2), 190-200. https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.06.017
Han, L. L., Shao, H. H., Liu, Y. C., Liu, G., Xie, C. Y., Cheng, X. J., Wang, H.Y., Tan, X. M., & Feng, H. (2017). Transcriptome profiling analysis reveals metabolic changes across various growth phases in Bacillus pumilus BA06. BMC microbiology, 17(1), 156. https://doi.org/10.1186/s12866-017-1066-7
Hằng, M. T., Nhung, Đ. T. K., & Hào, V. T. (2011). Thực hành vi sinh vật học. Nhà xuất bản Đại học Sư phạm.
Le, V. H., King, T., Wuerzberger, B., Bauer, O. R., Carver, M. N., Chan, T. S., Henson, A. L., Hubbard, G. K., Kopadze, T., Patterson, C. F., McGraw, S. M., O'Hara, A., Yarkosky, E. J., LaMontagne, M. G., Hotze, E. M., & Ferreira, R. B. (2025). Metabolites derived from bacterial isolates of the human skin microbiome inhibit Staphylococcus aureus biofilm formation. Microbiology Spectrum, 13(9), e01306-25. https://doi.org/10.1128/spectrum.01306-25
Liu, Y., Lai, Q., Göker, M., Meier-Kolthoff, J. P., Wang, M., Sun, Y., Wang, L., & Shao, Z. (2015). Genomic insights into the taxonomic status of the Bacillus cereus group. Scientific reports, 5(1), 14082. https://doi.org/10.1038/srep14082
Liu, Y., Du, J., Lai, Q., Zeng, R., Ye, D., Xu, J., & Shao, Z. (2017). Proposal of nine novel species of the Bacillus cereus group. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 67(8), 2499–2508. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.001821
Mai, Đ. S., Nam, T. N., Quân, B. H., Thía, L. H., & Hà, Đ. H. (2011). Thực tập vi sinh vật học. NXB Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Masi, C., Gemechu, G., & Tafesse, M. (2021). Isolation, screening, characterization, and identification of alkaline protease-producing bacteria from leather industry effluent. Annals of Microbiology, 71(1), 24. https://doi.org/10.1186/s13213-021-01631-x
Mukherjee, S., Mitra, R., Maitra, A., Gupta, S., Kumaran, S., Chakrabortty, A., & Majumder, P. (2016). Sebum and Hydration Levels in Specific Regions of Human Face Significantly Predict the Nature and Diversity of Facial Skin Microbiome. Scientific Reports, 6(1), 36062. https://doi.org/10.1038/srep36062
Shad, A. A., Ahmad, T., Iqbal, M. F., Asad, M. J., Nazir, S., Mahmood, R. T., & Wajeeha, A. W. (2024). Production, partial purification and characterization of protease through response surface methodology by Bacillus subtilis K-5. Brazilian Archives of Biology and Technology, 67, e24210355.
https://doi.org/10.1590/1678-4324-2024210355
Shaikh, I. A., Turakani, B., Malpani, J., Goudar, S. V., Mahnashi, M. H., Al-Serwi, R. H., Ghoneim, M. M., El-Sherbiny, M., Mannasaheb, B. A., Alsaikhani, F., Sindagimath, V., Khan, A. A., Muddapur, U. M., Azzouz, S., Mohammed, T., & Iqubal, S. M. S. (2023). Extracellular protease production, optimization, and partial purification from Bacillus nakamurai PL4 and its applications. Journal of King Saud University-Science, 35(1), 102429.
https://doi.org/10.1016/j.jksus.2022.102429
Swaney, M. H., & Kalan, L. R. (2021). Living in your skin: microbes, molecules, and mechanisms. Infection and Immunity, 89(4), 10-1128.
https://doi.org/10.1128/iai.00695-20
Thi, M., Ngữ, C. M., & Hiệp, N. H. (2019). Phân lập, nhận diện vi khuẩn phân hủy tinh bột từ rác hữu cơ, ruột sùng (Holotrichia parallela) và trùn đất (Lubricus terrestris). Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, 55, 57-64. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2019.044
Timm, C. M., Loomis, K., Stone, W., Mehoke, T., Brensinger, B., Pellicore, M., Staniczenko, P. P. A., Charles, C., Nayak, S., & Karig, D. K. (2020). Isolation and characterization of diverse microbial representatives from the human skin microbiome. Microbiome, 8(1), 58. https://doi.org/10.1186/s40168-020-00831-y
Tu, X. M., Le, M. B. N., Tran, H. H., Nguyen, T. N., Bui, L. D. H., Tran, D. N., Ho, S. N., & Huynh, P. X. (2025). Characterization of the Pilosebaceous Microbiota and Biofilm-Forming Capacity of Bacteria Isolated from Healthy Individuals. Iranian Journal of Medical Microbiology, 19(4), 244-253. https://doi.org/10.30699/ijmm.19.4.244
Weisburg, W. G., Barns, S. M., Pelletier, D. A., & Lane, D. J. (1991). 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. Journal of Bacteriology, 173(2), 697-703. https://doi.org/10.1128/jb.173.2.697-703.1991