Biológovia z Irkutskej štátnej univerzity spolu s kolegami z University of North Florida (USA) študovali metabolizmus aktívnych baktérií Bajkal, veľké mikroorganizmy schopné syntetizovať biologicky aktívne látky. Ukázalo sa, že nemajú gény pre enzýmy spoločné pre túto skupinu, ktoré sú zodpovedné za produkciu antibiotík. To znamená, že tieto mikroorganizmy bojujú s mikróbmi pomocou iných proteínov a prípadne zlúčenín, ktoré sú stále neznáme pre vedu. Článok bol publikovaný vo vodnej mikrobiálnej ekológii. Táto práca bola podporená grantom Ruskej vedeckej nadácie.
Aktinobaktérie sú skupinou baktérií veľkých rozmerov a zložitých tvarov, ktoré sú schopné ničiť toxické zlúčeniny, ktoré znečisťujú životné prostredie. Sú producentmi sekundárnych metabolických produktov, ktoré nepotrebujú pre rast a vývoj, ale vykonávajú niektoré ďalšie funkcie. Medzi tieto zlúčeniny patria rastové faktory, ktoré stimulujú rôzne bunkové procesy a feromóny pre „chemickú komunikáciu“. Človek využíva tieto látky na potlačenie rastu patogénnych baktérií a húb a používa ich v medicíne. V tejto práci vedci študovali tvorbu sekundárnych metabolických produktov v 24 kmeňoch aktinobaktérií izolovaných z ložísk jazera Bajkal. Vedci ju porovnali s procesmi v morských a sladkovodných organizmoch.
„Predchádzajúci výskum vyzdvihol ekológiu a geografické rozloženie aktinobaktérií z suchozemských a morských ekosystémov. Zástupcovia tejto triedy zo sladkovodných sedimentov však stále nie sú dostatočne študovaní, “hovorí Maxim Timofeev, projektový manažér grantu Ruskej vedeckej nadácie, doktor biologických vied, riaditeľ Výskumného ústavu biológie Irkutskej štátnej univerzity. Vzorky boli odobraté zo dna jazera v hĺbke 200 metrov. Aby sa získali kolónie aktinobaktérií, sedimenty sa umiestnili na živné médium, čo umožnilo potlačiť rast iných mikroorganizmov. O tri dni neskôr sa z kolónií izolovala DNA a pomocou molekulárnych metód sa určilo, či existujú gény špecifické pre aktinobaktérie - týmto spôsobom môžete zabezpečiť, aby rástli baktérie potrebné pre výskum. V tomto prípade a v samotnom experimente boli reťazce DNA „násobené“.pretože v samotnej bunke je príliš málo materiálu na analýzu a problém sa vyrieši umelým kopírovaním molekuly.
Vedci venovali pozornosť génom, ktoré sú spojené so syntézou biologicky aktívnych zlúčenín. Zistili, že izolované kmene aktívnych baktérií Bajkal postrádajú gény halogenázáz závislých od FAD. Tieto enzýmy využívajú energiu uloženú v FAD a sú zodpovedné za pripojenie k rôznym molekulám halogénu, ako sú chlór a bróm. Výsledkom je získanie antibiotík, ako sú tetracyklíny, chloramfenikol a ďalšie. Väčšina halogenáz sa nachádza v morských mikroorganizmoch. Skutočnosť, že sa nevyskytujú v bajkalských aktinobaktériách, svedčí o ich prispôsobivosti pre život vo vode s nízkym obsahom soli. Súčasne sa pozorovala biologická aktivita u 75% kmeňov aktinobaktérií izolovaných počas štúdie. To znamená, že sa prejavil na úkor iných enzýmov.
„Bežné aktinobaktérie môžu začleniť atómy halogénu do chemických molekúl, ktoré syntetizujú. Nedostatok tejto schopnosti v aktívnych baktériách Bajkal je ich jedinečným rozdielom, ktorý hovorí o dlhom vývoji týchto druhov v ultrajemnom prostredí. Zvláštnosti aktívnych baktérií Bajkal nám umožňujú hovoriť o ich významnom potenciáli pre produkciu antibiotík a prírodných látok, ktoré sú vedecky neznáme, “hovorí Maxim Timofeev.
Autor: Alexey Paevsky