I biologi della Irkutsk State University, insieme ai colleghi della University of North Florida (USA), hanno studiato il metabolismo degli actinobatteri Baikal, grandi microrganismi in grado di sintetizzare sostanze biologicamente attive. Si è scoperto che mancano di geni per gli enzimi comuni a questo gruppo, responsabili della produzione di antibiotici. Ciò significa che questi microrganismi combattono i microbi con l'aiuto di altre proteine e, possibilmente, composti che sono ancora sconosciuti alla scienza. L'articolo è stato pubblicato su Aquatic microbial ecology. Questo lavoro è stato sostenuto da una sovvenzione della Russian Science Foundation.
Gli actinobatteri sono una classe di batteri di grandi dimensioni e forme complesse che hanno la capacità di distruggere i composti tossici che inquinano l'ambiente. Sono produttori di prodotti metabolici secondari di cui non hanno bisogno per la crescita e lo sviluppo, ma svolgono alcune altre funzioni. Tra questi composti vi sono fattori di crescita che stimolano vari processi cellulari e feromoni per la "comunicazione chimica". L'uomo usa la proprietà di queste sostanze per sopprimere la crescita di batteri e funghi patogeni e li usa in medicina. In questo lavoro, gli scienziati hanno studiato la formazione di prodotti metabolici secondari in 24 ceppi di actinobatteri isolati dai depositi del lago Baikal. Gli scienziati l'hanno paragonato ai processi negli organismi marini e d'acqua dolce.
“Ricerche precedenti hanno evidenziato l'ecologia e i modelli di distribuzione geografica degli actinobatteri provenienti da ecosistemi terrestri e marini. Tuttavia, i rappresentanti di questa classe di sedimenti d'acqua dolce non sono ancora sufficientemente studiati ", afferma Maxim Timofeev, capo del progetto nell'ambito di una sovvenzione della Russian Science Foundation, dottore in scienze biologiche, direttore dell'Istituto di ricerca di biologia dell'Università statale di Irkutsk. I campioni sono stati recuperati dal fondo del lago a una profondità di 200 metri. Per ottenere colonie di actinobatteri, i sedimenti sono stati posti su un mezzo nutritivo, che ha permesso di sopprimere la crescita di altri microrganismi. Tre giorni dopo, il DNA è stato isolato dalle colonie e, utilizzando metodi molecolari, è stato determinato se c'erano geni specifici per gli actinobatteri - in questo modo puoi assicurarti che i batteri necessari per la ricerca siano cresciuti. In questo caso, e nell'esperimento stesso, le catene di DNA sono state "moltiplicate"perché nella cellula stessa c'è troppo poco materiale per l'analisi e la copia artificiale della molecola risolve il problema.
I ricercatori hanno prestato attenzione ai geni associati alla sintesi di composti biologicamente attivi. Hanno scoperto che i ceppi isolati di actinobacteria Baikal mancano dei geni delle alogenasi dipendenti da FAD. Questi enzimi utilizzano l'energia immagazzinata nel FAD e sono responsabili del legame a varie molecole di alogeni come il cloro e il bromo. Di conseguenza, si ottengono antibiotici come tetracicline, cloramfenicolo e altri. La maggior parte delle alogenasi si trovano nei microrganismi marini. Il fatto che siano assenti negli actinobatteri Baikal testimonia la loro adattabilità alla vita in acqua a basso contenuto di sale. Allo stesso tempo, l'attività biologica è stata osservata nel 75% dei ceppi di actinobatteri isolati durante lo studio. Ciò significa che si è manifestato a scapito di altri enzimi.
“I comuni actinobatteri possono incorporare atomi di alogeni nelle molecole chimiche che sintetizzano. La mancanza di questa capacità negli actinobatteri Baikal è la loro unica differenza, che parla della lunga evoluzione di queste specie in un ambiente ultrafresco. Le peculiarità degli actinobatteri Baikal ci consentono di parlare del loro significativo potenziale per la produzione di antibiotici e composti naturali sconosciuti alla scienza , afferma Maxim Timofeev.
Autore: Alexey Paevsky
