Biologové z Irkutské státní univerzity spolu s kolegy z University of North Florida (USA) studovali metabolismus bakterií Bikal actinobacteria, velkých mikroorganismů schopných syntetizovat biologicky aktivní látky. Ukázalo se, že postrádají geny pro enzymy společné pro tuto skupinu, které jsou zodpovědné za produkci antibiotik. To znamená, že tyto mikroorganismy bojují s mikroby pomocí dalších proteinů a případně sloučenin, které jsou vědě stále neznámé. Článek byl publikován ve Vodní mikrobiální ekologii. Tato práce byla podpořena grantem Ruské vědecké nadace.
Actinobacteria jsou skupinou bakterií velké velikosti a složitých tvarů, které mají schopnost ničit toxické sloučeniny, které znečišťují životní prostředí. Jsou výrobci sekundárních metabolických produktů, které nepotřebují pro růst a vývoj, ale vykonávají některé další funkce. Mezi tyto sloučeniny patří růstové faktory, které stimulují různé buněčné procesy a feromony pro „chemickou komunikaci“. Člověk používá vlastnost těchto látek k potlačení růstu patogenních bakterií a hub a používá je v medicíně. V této práci vědci studovali tvorbu sekundárních metabolických produktů ve 24 kmenech aktinobakterií izolovaných z ložisek jezera Bajkal. Vědci ji srovnali s procesy v mořských a sladkovodních organismech.
„Předchozí výzkum vyzdvihl vzorce ekologie a geografického rozšíření aktinobaktérií ze suchozemských a mořských ekosystémů. Zástupci této třídy ze sladkovodních sedimentů však stále nejsou dostatečně studováni, “říká Maxim Timofeev, projektový manažer grantu Ruské vědecké nadace, doktor biologických věd, ředitel Výzkumného ústavu biologie Irkutské státní univerzity. Vzorky byly získány ze dna jezera v hloubce 200 metrů. K získání kolonií aktinobaktérií byly sedimenty umístěny na živné médium, což umožnilo potlačit růst jiných mikroorganismů. O tři dny později byla DNA izolována z kolonií a pomocí molekulárních metod bylo určeno, zda existují geny specifické pro aktinobaktérie - tímto způsobem můžete zajistit, aby bakterie potřebné pro výzkum rostly. V tomto případě a v samotném experimentu byly řetězce DNA „násobeny“.protože v samotné buňce je příliš málo materiálu pro analýzu a umělé kopírování molekuly problém řeší.
Vědci věnovali pozornost genům, které jsou spojeny se syntézou biologicky aktivních sloučenin. Zjistili, že izolované kmeny aktinobaktérií Baikal postrádají geny halogenáz závislých na FAD. Tyto enzymy využívají energii uloženou ve FAD a jsou zodpovědné za připojení k různým molekulám halogenu, jako je chlor a brom. Výsledkem je získání antibiotik, jako jsou tetracykliny, chloramfenikol a další. Většina halogenas se nachází v mořských mikroorganismech. Skutečnost, že v bakteriálních bakteriích Bajkal chybí, svědčí o jejich přizpůsobivosti pro život ve vodě s nízkým obsahem soli. Současně byla pozorována biologická aktivita u 75% kmenů aktinobakterií izolovaných během studie. To znamená, že se projevila na úkor jiných enzymů.
„Běžné aktinobaktérie mohou začlenit atomy halogenu do chemických molekul, které syntetizují. Nedostatek této schopnosti u bakterií Bikal actinobacteria je jejich jedinečným rozdílem, který hovoří o dlouhém vývoji těchto druhů v ultrajemném prostředí. Zvláštnosti bakterií Bikal actinobacteria nám umožňují hovořit o jejich významném potenciálu pro produkci antibiotik a přírodních látek, které věda nezná, “říká Maxim Timofeev.
Autor: Alexey Paevsky