Новая термофильная бактерия — новые ферменты для биотехнологий
Микроорганизмы используются во многих биотехнологических процессах — от производства спиртов и витаминов до переработки отходов и биосинтеза ферментов.
Из горячего источника Солнечный, расположенного в кальдере Узон на Камчатке, удалось выделить новую термофильную бактерию, способную продуцировать термостабильные ферменты. Исследование бактерии и её свойств провели сотрудники ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН вместе с коллегами из МГУ им. М. В. Ломоносова и РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.
Кальдера (котловина древнего вулкана) Узон находится в юго-западной части полуострова Камчатка и образует единую гидротермальную систему с Долиной гейзеров. На относительно небольшой площади кальдеры расположены тысячи термальных источников, которые привлекают внимание микробиологов уже несколько десятилетий. Источник Солнечный получил своё название из-за оранжевых отложений оксида железа. Разнообразие и многочисленность обитающих в нём термофильных микроорганизмов объясняются прежде всего постоянным поступлением органического вещества — растительных биополимеров — из окружающего болота.
Термофильные, то есть любящие тепло, бактерии и археи обитают в горячих источниках при температурах, достигающих точки кипения воды, ведь их белки и другие биополимеры остаются стабильными при высоких температурах. Благодаря этому свойству ферменты термофильных микроорганизмов находят широкое применение в различных областях биотехнологии и интерес к новым термофильным микроорганизмам стабильно высок.
Новая анаэробная термофильная бактерия Thermanaerothrix solaris способна разлагать разнообразные биополимеры. Растёт она при температуре от 47 до 75°С и была отнесена к роду Thermanaerothrix (термофильная анаэробная нить) — её клетки представляют собой тонкие и очень длинные нити толщиной 0,2—0,3 мкм и длиной от 10 до 200 мкм. Видовое название solaris указывает на место выделения микроорганизма — источник Солнечный.
В лабораторных условиях T. solaris растёт при температуре от 50 до 70°С, исключительно в отсутствие кислорода, используя в качестве источника углерода и энергии широкий спектр биополимеров: целлюлозу, ксилан, хитин, крахмал и многие другие. Активность соответствующих гидролаз (ферментов, гидролизующих полимеры) была подтверждена биохимически. Исследователи отмечают, что ранее единственно известный представитель того же рода Thermanaerothrix daxensis в отличие от нового организма не обладает способностью разлагать разнообразные полимеры. В результате проведённого полногеномного анализа новой бактерии выяснилось, что её геном содержит минимум 114 генов, кодирующих разнообразные гидролазы. Благодаря тому, что все белки T. solaris высокостабильны, организм, как считают исследователи, можно использовать для разложения растительной биомассы. Таким образом можно будет, например, получать биотопливо и улучшать качество кормов. А ведение биотехнологического процесса при повышенной температуре ускорит реакции и поможет избежать вмешательства посторонней микробиоты.
Результаты исследования, поддержанного грантом Минобрнауки № 075-15-2021-1396 в рамках национального проекта «Наука и университеты», опубликованы в журнале Current Мicrobiology.
По информации пресс-службы МГУ им. М. В. Ломоносова.
Иллюстрации предоставлены пресс-службой МГУ им. М. В. Ломоносова.
Читайте в любое время
