Anxious Albatross
Проверенный
Биоинформатики и микробиологи Санкт-Петербургского университета и ВНИИСХМ открыли и описали новый вид бактерий Psychrobacillus syltrankelensis из почвы высокогорного Северного Кавказа, у озера Сылтран-Кель в Кабардино-Балкарии. Также из почв Алтая выделен и описан новый вид Bacillus altaicus. В геномах обоих микроорганизмов найдены гены для синтеза хозяйственно ценных соединений.
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ опубликованы в научных журналах Microbiology Spectrum и International Journal of Molecular Sciences.
Род бактерий Psychrobacillus известен ученым сравнительно недавно — он был выделен из более крупного рода Bacillus только в 2010 году. Представители этого рода встречаются в самых разных местах: в почве, в ледниках, в кишечнике животных, на растениях и даже в загрязненных нефтью экосистемах. При этом многие из них обладают полезными для человека свойствами: например, могут разлагать нефть, способствовать росту растений или вырабатывать природные биоэмульгаторы.
Несмотря на это, род Psychrobacillus остается слабо изученным. К началу данного исследования в международных базах данных насчитывалось всего 54 генома таких бактерий, что очень мало для понимания их истинного разнообразия. Кавказский регион, откуда был взят образец почвы, оставался «белым пятном» в отношении этого рода — ранее Psychrobacillus там никто не находил.
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ) открыли новый вид этих бактерий, не только расширив знания о биоразнообразии Кавказа, но и внеся вклад в общую картину эволюции и экологии целого рода микроорганизмов.
«Мы отобрали образец почвы в горах, прогрели его, чтобы уничтожить неспоровые формы жизни, и вырастили на питательной среде колонии интересующих нас бактерий. После этого выделили и всесторонне охарактеризовали новый организм. Работа показала, что эта бактерия лучше всего растет при температуре 30 °C, слабокислой среде и низком содержании соли — то есть она не является холодолюбивой, в отличие от многих своих родственников», — объяснил руководитель исследования, профессор кафедры цитологии и гистологии СПбГУ, ведущий научный сотрудник ВНИИСХМ Кирилл Антонец.
Исследование образца под микроскопом показало, что бактерия окрашивается как грамотрицательная в розовый цвет, хотя относится к группе, где большинство видов — грамположительные (фиолетовые). Также у нее не нашли спор — особого состояния, в котором некоторые бактерии переживают неблагоприятные условия, хотя небольшое количество клеток все же выжило после нагрева до 80 °C.
Самым важным этапом для полного описания бактерии стала расшифровка генома. Сравнение показало: средняя нуклеотидная идентичность с ближайшим родственником P. glaciei составила всего 84,3%, при норме для одного вида выше 95%. Эти данные подтвердили, что перед учеными новый вид. Его назвали Psychrobacillus syltrankelensis в честь озера, у которого нашли. Химический состав мембраны тоже оказался уникальным: больше половины всех жирных кислот приходится на тип C14:1, что отличает новый вид от всех известных.
Кроме того, с привлечением методов искусственного интеллекта, ученые СПбГУ обнаружили в геноме новой бактерии гены, отвечающие за синтез вещества, отдаленно напоминающего стрептозотоцин — известный противоопухолевый препарат — а также природного противогрибкового агента итурина.
«Разрабатываемые под руководством Кирилла Антонца биоинформатические инструменты для функциональной аннотации геномов микроорганизмов, использующие, в том числе, методы ИИ, позволяют быстро и эффективно находить гены, ответственные за синтез перспективных соединений: антибиотиков, инсектицидов, фунгицидов, противоопухолевых веществ, что сокращает время и затраты на проведение исследований», — отметил председатель научной комиссии в области биологических наук и биоэкологии, заведующий кафедрой генетики и биотехнологии СПбГУ профессор РАН Антон Нижников.
Параллельно с кавказской находкой та же научная группа при поддержке Российского научного фонда провела исследование почвенных бактерий еще одного малоизученного региона — Алтая. Выделенный из местной почвы штамм, первоначально принятый за Bacillus mycoides, при детальном геномном и физиолого‑биохимическом анализе оказался представителем нового вида, получившего название Bacillus altaicus.
Сравнение геномов трехсот родственных штаммов показало, что B. altaicus, как и его кавказский «собрат», несет гены инсектицидных токсинов и природных антибиотиков, то есть тоже интересен для биотехнологии. В этом случае оказалось, что B. altaicus оказывает токсический эффект на культуру раковых клеток поджелудочной железы, причем этот эффект зависит от стадии роста бактерий.
Продолжить чтение...
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ опубликованы в научных журналах Microbiology Spectrum и International Journal of Molecular Sciences.
Род бактерий Psychrobacillus известен ученым сравнительно недавно — он был выделен из более крупного рода Bacillus только в 2010 году. Представители этого рода встречаются в самых разных местах: в почве, в ледниках, в кишечнике животных, на растениях и даже в загрязненных нефтью экосистемах. При этом многие из них обладают полезными для человека свойствами: например, могут разлагать нефть, способствовать росту растений или вырабатывать природные биоэмульгаторы.
Несмотря на это, род Psychrobacillus остается слабо изученным. К началу данного исследования в международных базах данных насчитывалось всего 54 генома таких бактерий, что очень мало для понимания их истинного разнообразия. Кавказский регион, откуда был взят образец почвы, оставался «белым пятном» в отношении этого рода — ранее Psychrobacillus там никто не находил.
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ) открыли новый вид этих бактерий, не только расширив знания о биоразнообразии Кавказа, но и внеся вклад в общую картину эволюции и экологии целого рода микроорганизмов.
«Мы отобрали образец почвы в горах, прогрели его, чтобы уничтожить неспоровые формы жизни, и вырастили на питательной среде колонии интересующих нас бактерий. После этого выделили и всесторонне охарактеризовали новый организм. Работа показала, что эта бактерия лучше всего растет при температуре 30 °C, слабокислой среде и низком содержании соли — то есть она не является холодолюбивой, в отличие от многих своих родственников», — объяснил руководитель исследования, профессор кафедры цитологии и гистологии СПбГУ, ведущий научный сотрудник ВНИИСХМ Кирилл Антонец.
Исследование образца под микроскопом показало, что бактерия окрашивается как грамотрицательная в розовый цвет, хотя относится к группе, где большинство видов — грамположительные (фиолетовые). Также у нее не нашли спор — особого состояния, в котором некоторые бактерии переживают неблагоприятные условия, хотя небольшое количество клеток все же выжило после нагрева до 80 °C.
Самым важным этапом для полного описания бактерии стала расшифровка генома. Сравнение показало: средняя нуклеотидная идентичность с ближайшим родственником P. glaciei составила всего 84,3%, при норме для одного вида выше 95%. Эти данные подтвердили, что перед учеными новый вид. Его назвали Psychrobacillus syltrankelensis в честь озера, у которого нашли. Химический состав мембраны тоже оказался уникальным: больше половины всех жирных кислот приходится на тип C14:1, что отличает новый вид от всех известных.
Кроме того, с привлечением методов искусственного интеллекта, ученые СПбГУ обнаружили в геноме новой бактерии гены, отвечающие за синтез вещества, отдаленно напоминающего стрептозотоцин — известный противоопухолевый препарат — а также природного противогрибкового агента итурина.
«Разрабатываемые под руководством Кирилла Антонца биоинформатические инструменты для функциональной аннотации геномов микроорганизмов, использующие, в том числе, методы ИИ, позволяют быстро и эффективно находить гены, ответственные за синтез перспективных соединений: антибиотиков, инсектицидов, фунгицидов, противоопухолевых веществ, что сокращает время и затраты на проведение исследований», — отметил председатель научной комиссии в области биологических наук и биоэкологии, заведующий кафедрой генетики и биотехнологии СПбГУ профессор РАН Антон Нижников.
Параллельно с кавказской находкой та же научная группа при поддержке Российского научного фонда провела исследование почвенных бактерий еще одного малоизученного региона — Алтая. Выделенный из местной почвы штамм, первоначально принятый за Bacillus mycoides, при детальном геномном и физиолого‑биохимическом анализе оказался представителем нового вида, получившего название Bacillus altaicus.
Сравнение геномов трехсот родственных штаммов показало, что B. altaicus, как и его кавказский «собрат», несет гены инсектицидных токсинов и природных антибиотиков, то есть тоже интересен для биотехнологии. В этом случае оказалось, что B. altaicus оказывает токсический эффект на культуру раковых клеток поджелудочной железы, причем этот эффект зависит от стадии роста бактерий.
Продолжить чтение...