Biologer från Irkutsk State University studerade tillsammans med kollegor från University of North Florida (USA) metabolismen av Baikal actinobacteria, stora mikroorganismer som kan syntetisera biologiskt aktiva ämnen. Det visade sig att de saknar gener för de enzymer som är vanliga för denna grupp, som ansvarar för produktionen av antibiotika. Detta innebär att dessa mikroorganismer bekämpar mikrober med hjälp av andra proteiner och eventuellt föreningar som fortfarande är okända för vetenskapen. Artikeln publicerades i vattenlevande mikrobiell ekologi. Detta arbete stöds av ett bidrag från Russian Science Foundation.
Actinobacteria är en klass av bakterier av stor storlek och komplexa former som har förmågan att förstöra giftiga föreningar som förorenar miljön. De är tillverkare av sekundära metabola produkter som de inte behöver för tillväxt och utveckling, men har vissa andra funktioner. Bland dessa föreningar finns tillväxtfaktorer som stimulerar olika cellulära processer och feromoner för "kemisk kommunikation". Människan använder egenskaperna hos dessa ämnen för att undertrycka tillväxten av patogena bakterier och svampar och använder dem i medicin. I detta arbete studerade forskare bildandet av sekundära metaboliska produkter i 24 stammar av aktinobakterier isolerade från avlagringarna i sjön Baikal. Forskare har jämfört det med processer i marina och sötvattenorganismer.
”Tidigare forskning har lyfts fram ekologiska och geografiska fördelningsmönster för aktinobakterier från mark- och marina ekosystem. Men företrädare för denna klass från sötvattensediment är fortfarande otillräckligt studerade, säger Maxim Timofeev, projektledare för ett bidrag från ryska vetenskapsstiftelsen, doktor för biologiska vetenskaper, chef för forskningsinstitutet för biologi vid Irkutsk State University. Prover utvanns från sjöns botten på 200 meters djup. För att erhålla kolonier av aktinobakterier placerades sedimenten på ett näringsmedium, vilket gjorde det möjligt att undertrycka tillväxten av andra mikroorganismer. Tre dagar senare isolerades DNA från kolonierna och med molekylära metoder bestämdes det om det fanns gener specifika för aktinobakterier - på detta sätt kan du se till att de bakterier som krävs för forskning har vuxit. I detta fall, och i själva experimentet, multiplicerades DNA-kedjornaeftersom i själva cellen finns det för lite material för analys, och konstgjord kopiering av molekylen löser problemet.
Forskare har uppmärksammat gener som är förknippade med syntesen av biologiskt aktiva föreningar. De fann att de isolerade stammarna av Baikal actinobacteria saknar generna för FAD-beroende halogenaser. Dessa enzymer använder energin lagrad i FAD och ansvarar för att fästa till olika halogenmolekyler som klor och brom. Som ett resultat erhålls antibiotika såsom tetracykliner, kloramfenikol och andra. De flesta halogenaser finns i marina mikroorganismer. Det faktum att de saknas i Baikal actinobacteria vittnar om deras anpassningsförmåga till livet i vatten med lågt saltinnehåll. Samtidigt observerades biologisk aktivitet i 75% av stammarna av aktinobakterier som isolerades under studien. Detta innebär att det manifesterades på bekostnad av andra enzymer.
”Vanliga aktinobakterier kan införliva halogenatomer i de kemiska molekylerna de syntetiserar. Avsaknaden av denna förmåga i Baikal actinobacteria är deras unika skillnad, som talar om den långa utvecklingen av dessa arter i en ultrafrisk miljö. Baikal-aktinobakteriens särdrag låter oss tala om deras betydande potential för produktion av antibiotika och naturliga föreningar som är okända för vetenskapen, säger Maxim Timofeev.
Författare: Alexey Paevsky
