Biologen der Irkutsk State University untersuchten zusammen mit Kollegen der University of North Florida (USA) den Metabolismus von Baikal-Actinobakterien, großen Mikroorganismen, die biologisch aktive Substanzen synthetisieren können. Es stellte sich heraus, dass ihnen Gene für die für diese Gruppe üblichen Enzyme fehlen, die für die Produktion von Antibiotika verantwortlich sind. Dies bedeutet, dass diese Mikroorganismen Mikroben mit Hilfe anderer Proteine und möglicherweise Verbindungen bekämpfen, die der Wissenschaft noch unbekannt sind. Der Artikel wurde in Aquatic Microbial Ecology veröffentlicht. Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium der Russian Science Foundation unterstützt.
Actinobakterien sind eine Klasse von Bakterien großer Größe und komplexer Formen, die giftige Verbindungen zerstören können, die die Umwelt verschmutzen. Sie sind Hersteller von sekundären Stoffwechselprodukten, die sie nicht für Wachstum und Entwicklung benötigen, sondern einige andere Funktionen erfüllen. Unter diesen Verbindungen befinden sich Wachstumsfaktoren, die verschiedene zelluläre Prozesse und Pheromone für die "chemische Kommunikation" stimulieren. Der Mensch nutzt die Eigenschaft dieser Substanzen, um das Wachstum pathogener Bakterien und Pilze zu unterdrücken, und nutzt sie in der Medizin. In dieser Arbeit untersuchten Wissenschaftler die Bildung von sekundären Stoffwechselprodukten in 24 Stämmen von Actinobakterien, die aus den Ablagerungen des Baikalsees isoliert wurden. Wissenschaftler haben es mit Prozessen in Meeres- und Süßwasserorganismen verglichen.
„Frühere Forschungen haben die Ökologie und die geografischen Verteilungsmuster von Aktinobakterien aus terrestrischen und marinen Ökosystemen hervorgehoben. Vertreter dieser Klasse aus Süßwassersedimenten sind jedoch noch nicht ausreichend untersucht “, sagt Maxim Timofeev, Projektleiter im Rahmen eines Stipendiums der Russian Science Foundation, Doktor der Biowissenschaften, Direktor des Forschungsinstituts für Biologie der Staatlichen Universität Irkutsk. In einer Tiefe von 200 Metern wurden Proben vom Grund des Sees entnommen. Um Kolonien von Aktinobakterien zu erhalten, wurden die Sedimente auf ein Nährmedium gegeben, wodurch es möglich wurde, das Wachstum anderer Mikroorganismen zu unterdrücken. Drei Tage später wurde DNA aus den Kolonien isoliert und mithilfe molekularer Methoden festgestellt, ob es Gene gibt, die für Aktinobakterien spezifisch sind. Auf diese Weise können Sie sicherstellen, dass die für die Forschung erforderlichen Bakterien gewachsen sind. In diesem Fall und im Experiment selbst wurden die DNA-Ketten "multipliziert".weil in der Zelle selbst zu wenig Material für die Analyse vorhanden ist und künstliches Kopieren des Moleküls das Problem löst.
Forscher haben auf Gene geachtet, die mit der Synthese biologisch aktiver Verbindungen assoziiert sind. Sie fanden heraus, dass den isolierten Stämmen von Baikal-Actinobakterien die Gene für FAD-abhängige Halogenasen fehlen. Diese Enzyme nutzen die in FAD gespeicherte Energie und sind für die Bindung an verschiedene Halogenmoleküle wie Chlor und Brom verantwortlich. Als Ergebnis werden Antibiotika wie Tetracycline, Chloramphenicol und andere erhalten. Die meisten Halogenasen kommen in marinen Mikroorganismen vor. Die Tatsache, dass sie in Baikal-Actinobakterien fehlen, zeugt von ihrer Anpassungsfähigkeit an das Leben in Wasser mit niedrigem Salzgehalt. Gleichzeitig wurde bei 75% der während der Studie isolierten Actinobakterienstämme eine biologische Aktivität beobachtet. Dies bedeutet, dass es sich auf Kosten anderer Enzyme manifestierte.
„Gängige Aktinobakterien können Halogenatome in die von ihnen synthetisierten chemischen Moleküle einbauen. Das Fehlen dieser Fähigkeit bei Baikal-Actinobakterien ist ihr einzigartiger Unterschied, der von der langen Entwicklung dieser Arten in einer ultrafrischen Umgebung spricht. Die Besonderheiten der Baikal-Actinobakterien ermöglichen es uns, über ihr bedeutendes Potenzial für die Produktion von Antibiotika und natürlichen Verbindungen zu sprechen, die der Wissenschaft unbekannt sind “, sagt Maxim Timofeev.
Verfasser: Alexey Paevsky
