Biologer fra Irkutsk State University studerede sammen med kolleger fra University of North Florida (USA) metabolismen af Baikal actinobacteria, store mikroorganismer, der er i stand til at syntetisere biologisk aktive stoffer. Det viste sig, at de mangler gener for de enzymer, der er fælles for denne gruppe, som er ansvarlige for produktionen af antibiotika. Dette betyder, at disse mikroorganismer bekæmper mikrober ved hjælp af andre proteiner og muligvis forbindelser, der stadig er ukendt for videnskaben. Artiklen blev offentliggjort i akvatisk mikrobiel økologi. Dette arbejde blev støttet af et tilskud fra Russian Science Foundation.
Actinobacteria er en klasse af bakterier i stor størrelse og komplekse former, der har evnen til at ødelægge giftige forbindelser, der forurener miljøet. De er producenter af sekundære metaboliske produkter, som de ikke har brug for til vækst og udvikling, men udfører nogle andre funktioner. Blandt disse forbindelser er vækstfaktorer, der stimulerer forskellige cellulære processer og feromoner til "kemisk kommunikation". Mennesket bruger egenskaberne ved disse stoffer til at undertrykke væksten af patogene bakterier og svampe og bruger dem i medicin. I dette arbejde undersøgte forskere dannelsen af sekundære metaboliske produkter i 24 stammer af actinobacteria isoleret fra aflejringerne i Lake Baikal. Forskere har sammenlignet det med processer i marine og ferskvandsorganismer.
”Tidligere forskning har fremhævet økologiske og geografiske fordelingsmønstre for aktinobakterier fra jordbaserede og marine økosystemer. Imidlertid studeres repræsentanter for denne klasse fra ferskvandssedimenter stadig utilstrækkeligt,”siger Maxim Timofeev, projektleder for et tilskud fra Russian Science Foundation, Doctor in Biologic Sciences, direktør for Research Institute of Biology ved Irkutsk State University. Prøver blev udvundet fra bunden af søen i en dybde på 200 meter. For at opnå kolonier af actinobacteria blev sedimenterne anbragt på et næringsmedium, hvilket gjorde det muligt at undertrykke væksten af andre mikroorganismer. Tre dage senere blev DNA isoleret fra kolonierne, og ved hjælp af molekylære metoder blev det bestemt, om der var gener, der var specifikke for aktinobakterier - på denne måde kan du sikre dig, at de nødvendige bakterier til forskning er vokset. I dette tilfælde og i selve eksperimentet blev DNA-kæderne "multipliceret"fordi der i selve cellen er for lidt materiale til analyse, og kunstig kopiering af molekylet løser problemet.
Forskere har været opmærksomme på gener, der er forbundet med syntesen af biologisk aktive forbindelser. De fandt, at de isolerede stammer af Baikal actinobacteria mangler generne af FAD-afhængige halogenaser. Disse enzymer bruger energien, der er lagret i FAD og er ansvarlige for at fastgøre til forskellige halogenmolekyler såsom klor og brom. Som et resultat opnås antibiotika såsom tetracycliner, chloramphenicol og andre. De fleste af halogenaser findes i marine mikroorganismer. Det faktum, at de er fraværende i Baikal-aktinobakterier, vidner om deres tilpasningsevne til livet i vand med et lavt saltindhold. På samme tid blev biologisk aktivitet observeret i 75% af stammerne af actinobacteria isoleret under undersøgelsen. Dette betyder, at det manifesterede sig på bekostning af andre enzymer.
”Almindelige aktinobakterier kan inkorporere halogenatomer i de kemiske molekyler, de syntetiserer. Manglen på denne evne i Baikal actinobacteria er deres unikke forskel, der taler om den lange udvikling af disse arter i et ultrafrisk miljø. Baikal-aktinobakteriens særegenheder giver os mulighed for at tale om deres betydelige potentiale for produktion af antibiotika og naturlige forbindelser, der er ukendt for videnskaben,”siger Maxim Timofeev.
Forfatter: Alexey Paevsky