Биолози от Иркутския държавен университет, заедно с колегите си от Университета в Северна Флорида (САЩ), проучиха метаболизма на Байкал актинобактерии, големи микроорганизми, способни да синтезират биологично активни вещества. Оказа се, че им липсват гени за ензимите, обичайни за тази група, които са отговорни за производството на антибиотици. Това означава, че тези микроорганизми се борят с микробите с помощта на други протеини и по възможност съединения, които все още не са известни на науката. Статията е публикувана във водната микробна екология. Тази работа беше подкрепена с безвъзмездна помощ от Руската научна фондация.
Актинобактериите са клас бактерии с големи размери и сложни форми, които имат способността да унищожават токсични съединения, които замърсяват околната среда. Те са производители на вторични продукти на метаболизма, които не се нуждаят от растеж и развитие, но изпълняват някои други функции. Сред тези съединения са растежни фактори, които стимулират различни клетъчни процеси и феромони за "химична комуникация". Човекът използва свойството на тези вещества, за да потиска растежа на патогенни бактерии и гъбички, и ги използва в медицината. В тази работа учените изследвали образуването на вторични продукти на метаболизма в 24 щама актинобактерии, изолирани от находищата на езерото Байкал. Учените го сравняват с процесите в морските и сладководни организми.
„Предишните изследвания подчертаха моделите на екология и географско разпространение на актинобактериите от сухоземните и морските екосистеми. Въпреки това, представители на този клас от сладководни седименти все още не са достатъчно проучени “, казва Максим Тимофеев, ръководител на проект за безвъзмездна финансова помощ от Руската фондация за наука, доктор на биологичните науки, директор на Научноизследователския институт по биология на Иркутския държавен университет. Пробите бяха извлечени от дъното на езерото на дълбочина 200 метра. За да се получат колонии от актинобактерии, утайките се поставят върху хранителна среда, което дава възможност да се потисне растежа на други микроорганизми. Три дни по-късно ДНК се изолира от колониите и с помощта на молекулярни методи се установява дали има гени, специфични за актинобактериите - по този начин можете да се уверите, че бактериите, необходими за изследване, са нараснали. В този случай и в самия експеримент ДНК веригите бяха "умножени"тъй като в самата клетка има твърде малко материал за анализ и изкуственото копиране на молекулата решава проблема.
Изследователите обърнаха внимание на гени, които са свързани със синтеза на биологично активни съединения. Те открили, че на изолираните щамове на Baikal актинобактерии липсват гените на FAD-зависимите халогенази. Тези ензими използват енергията, съхранявана в FAD и са отговорни за свързването към различни халогенни молекули като хлор и бром. В резултат се получават антибиотици като тетрациклини, хлорамфеникол и други. Повечето от халогеназите се намират в морските микроорганизми. Фактът, че те отсъстват в Baikal актинобактерии свидетелства за тяхната приспособимост към живот във вода с ниско съдържание на сол. В същото време биологичната активност се наблюдава при 75% от щамовете на актинобактерии, изолирани по време на изследването. Това означава, че тя се проявява за сметка на други ензими.
„Обикновените актинобактерии могат да включват халогенни атоми в химичните молекули, които синтезират. Липсата на тази способност в Baikal актинобактерии е тяхната уникална разлика, което говори за дългата еволюция на тези видове в ултра свежа среда. Особеностите на байкалските актинобактерии ни позволяват да говорим за техния значителен потенциал за производството на антибиотици и природни съединения, непознати на науката “, казва Максим Тимофеев.
Автор: Алексей Паевски