Irkutskas štata universitātes biologi kopā ar kolēģiem no Ziemeļfloridas (ASV) universitātes pētīja Baikāla aktinobaktēriju metabolismu - lielos mikroorganismus, kas spēj sintezēt bioloģiski aktīvās vielas. Izrādījās, ka viņiem trūkst gēnu attiecībā uz šai grupai kopīgajiem fermentiem, kas ir atbildīgi par antibiotiku ražošanu. Tas nozīmē, ka šie mikroorganismi cīnās ar mikrobiem ar citu olbaltumvielu un, iespējams, savienojumu palīdzību, kas joprojām nav zināmi zinātnei. Raksts tika publicēts žurnālā Aquatic microbial ecology. Šo darbu atbalstīja Krievijas Zinātnes fonda dotācija.
Aktinobaktērijas ir liela izmēra un sarežģītas formas baktēriju grupa, kas spēj iznīcināt toksiskus savienojumus, kas piesārņo vidi. Viņi ir sekundāro metabolisma produktu ražotāji, kas viņiem nav nepieciešami augšanai un attīstībai, bet veic dažas citas funkcijas. Starp šiem savienojumiem ir augšanas faktori, kas stimulē dažādus šūnu procesus, un feromoni "ķīmiskai komunikācijai". Cilvēks izmanto šo vielu īpašību, lai nomāktu patogēno baktēriju un sēnīšu augšanu, un izmanto tās medicīnā. Šajā darbā zinātnieki pētīja sekundāro metabolisma produktu veidošanos 24 aktinobaktēriju celmos, kas izolēti no Baikāla ezera atradnēm. Zinātnieki to ir salīdzinājuši ar procesiem jūras un saldūdens organismos.
Iepriekšējie pētījumi ir uzsvēruši sauszemes un jūras ekosistēmu aktinobaktēriju ekoloģijas un ģeogrāfiskās izplatības modeļus. Tomēr šīs klases pārstāvji no saldūdens nogulumiem joprojām nav pietiekami pētīti,”saka Maksims Timofejevs, Krievijas Zinātnes fonda dotācijas projekta vadītājs, bioloģijas zinātņu doktors, Irkutskas Valsts universitātes Bioloģijas pētniecības institūta direktors. Paraugi tika ņemti no ezera dibena 200 metru dziļumā. Lai iegūtu aktinobaktēriju kolonijas, nogulsnes tika novietotas uz barotnes, kas ļāva nomākt citu mikroorganismu augšanu. Pēc trim dienām DNS tika izolēts no kolonijām, un, izmantojot molekulārās metodes, viņi noteica, vai ir aktinobaktērijām raksturīgi gēni - šādā veidā jūs varat pārliecināties, ka ir palielinājušās pētījumam nepieciešamās baktērijas. Šajā gadījumā un pašā eksperimentā DNS ķēdes tika "pavairotas"jo šūnā pats par sevi ir par maz materiāla analīzei, un molekulu mākslīga kopēšana atrisina problēmu.
Pētnieki ir pievērsuši uzmanību gēniem, kas saistīti ar bioloģiski aktīvo savienojumu sintēzi. Viņi atklāja, ka izolētajos Baikala aktinobaktēriju celmos trūkst FAD atkarīgo halogenāžu gēnu. Šie fermenti izmanto enerģiju, kas glabājas FAD, un ir atbildīgi par piesaisti dažādām halogēna molekulām, piemēram, hloram un bromam. Tā rezultātā tiek iegūtas tādas antibiotikas kā tetraciklīni, hloramfenikols un citi. Lielākā daļa halogenāžu ir atrodami jūras mikroorganismos. Fakts, ka viņi nav Baikāla aktinobaktērijās, liecina par viņu spēju pielāgoties dzīvei ūdenī ar zemu sāls saturu. Tajā pašā laikā bioloģiskā aktivitāte tika novērota 75% pētījuma laikā izolēto aktinobaktēriju celmu. Tas nozīmē, ka tas izpaudās uz citu fermentu rēķina.
“Parastās aktinobaktērijas var iekļaut halogēna atomus to sintezētajās ķīmiskajās molekulās. Šīs spējas trūkums Baikāla aktinobaktērijās ir to unikālā atšķirība, kas runā par šo sugu ilgu evolūciju īpaši svaigā vidē. Baikala aktinobaktēriju īpatnības ļauj runāt par to ievērojamo potenciālu zinātnei nezināmu antibiotiku un dabisko savienojumu ražošanā,”saka Maksims Timofejevs.
Autors: Aleksejs Paevskis