У кишечной палочки появился соратник

Бактериальные фабрики

Кишечная палочка (Escherichia coli) -- почти универсальный организм для синтеза чужеродных белков. Биологи то и дело встраивают в ее геном чужие последовательности (в том числе и человеческие), после чего бактерия начинает синтезировать и инсулин, и вакцины, и ферменты. Впрочем, на человека работают и другие микроорганизмы, которым не приходиться встраивать чужие гены. Например, кофеиновая бактерия Pseudomonas putida может производить лекарства для астматиков и сердечников.

Генетики из нескольких университетов США уверены, что почвенные бактерии Frankia поработают на человека не хуже кишечной палочки или вместе с ней: бактерии могут синтезировать абсолютно новые соединения, обладающими биологическими эффектами. В геноме бактерий Frankia есть последовательности, которые могут быть использованы для производства новых антибиотиков, гербицидов, пигментов и противоопухолевых лекарств.

Грибобактерия

Растения добывают азот из нитратов и нитритов (солей азотной и азотистой кислоты) или усваивая свободные молекулы (N₂) из почвы и атмосферы. Последним способом пользуются мхи и несколько групп покрытосеменных растений - бобовые (Fabales), розовые (Rosales), тыквенные (Cucurbitales) и буковые (Fagales). Но делают они это не самостоятельно, а с помощью азотфиксирующих бактерий-помощников. Азотфиксирующие бактерии Frankia живут в симбиозе с корнями бука и вишни. Внешне они очень похожи на грибы, за что, как и другие схожие бактерии, называются актиномицетами.

«Почвенные актиномицеты заслужили добрую славу продуцентов биоактивных соединений. Но бактерии Frankia долгое время оставались в тени из-за того, что их достаточно сложно выращивать в лабораторных условиях», -- пишут микробиологи, в статье, опубликованной в Applied and Environmental Microbiology.

Американские микробиологи и генетики под руководством Даниэля Адвари (Daniel W. Udwary) из Университета Род-Айленда (University of Rhode Island) секвенировали геном трех штаммов почвенной бактерии Frankia -- ACN14a, CcI3, и EAN1pec. Они провели белковый, метаболический и биоинформационный анализ. Оказалось, что у бактерий есть уникальные последовательности, которые могут поработать и на человека.

Новые молекулы

Биологи считают, что нашли самый настоящий молекулярно-генетический клад: «Мы обнаружили шестьдесят пять генетических кластеров, большинство из них – уникальные. Эти гены отвечают за синтез соединений, биологические эффекты которых могут быть применимы в биотехнологии. Например, в фармацевтике».

По словам ученых, они предсказывали наличие двадцати пяти веществ -- продуктов бактериального обмена, которые могут быть полезны для человека. Эти вещества (вторичные метаболиты), как правило, появляются в период замедления или прекращения активного роста и размножения культур. Поэтому биологи могут позаимствовать у бактерий и само соединение, и технологические тонкости его производства.

Предположения оправдались: генетики нашли циклические пептиды, железо-переносящие белки (сидерофоры), пигменты, сигнальные молекулы и специализированные липиды. «Мы обнаружили что-то уникальное, что никто даже и не пытался искать в этой бактерии», -- оценивают они свою работу.

Микробиологи вырастили штаммы Frankia в лабораторной культуре и убедились, что нужные бактериальные гены работают не только в почве, но и в пробирке. Однако полученные результаты не означают, что почвенная бактерия в ближайшее время будет использована везде и всюду. С уникальными нуклеиновыми последовательностями и бактериальными соединениями биологам только предстоит поработать. И, вероятно, не один год. В этом смысле почвенная бактерия – это «целина», на которой еще придется потрудиться. Только после детальных исследований биологи будут либо вставлять гены Frankia в кишечную палочку, либо заставлять почвенную бактерию работать самостоятельно.