Биологи МГУ выделили новую бактерию-продуцент ферментов для биотехнологии

Горячие источники — место обитания уникальных микробных сообществ, многие компоненты которых до сих пор неизвестны в чистых культурах. Термофильные микроорганизмы способны существовать при высоких температурах благодаря стабильности их белков, которые вследствие этого находят применение в различных областях биотехнологии. Из источника Солнечный, расположенного в кальдере Узон на Камчатке, была выделена анаэробная термофильная бактерия Thermoanaerothrix solaris. Новый организм растет при температуре от 47оС до 75оС, разлагая разнообразные биополимеры — целлюлозу, хитин, крахмал, ксилан и другие. Бактерия также способна разлагать растительную биомассу. Об этом сообщили в пресс-службе МГУ. 

Результаты исследования, поддержанного грантом Минобрнауки № 075-15-2021-1396 в рамках национального проекта «Наука и университеты, опубликованы в журнале Current microbiology.

Кальдера (остатки древнего вулкана) Узон находится в юго-западной части полуострова Камчатка и образует единую гидротермальную систему с Долиной гейзеров. На относительно небольшой площади термальных полей кальдеры расположены тысячи термальных источников, что уже несколько десятилетий привлекает туда микробиологов. Термофильные, то есть любящие тепло, бактерии и археи обитают в горячих источниках при температурах, достигающих точки кипения воды, благодаря своим термостабильным белкам и другим биополимерам. Ферменты термофильных микроорганизмов находят широкое применение в различных областях биотехнологии, поэтому интерес к новым термофильным микроорганизмам остается стабильно высоким.

Источник Солнечный, расположенный в кальдере Узон, получил свое название благодаря оранжевым отложениям оксида железа. Разнообразие и многочисленность обитающих в нем термофильных микроорганизмов объясняется прежде всего постоянным поступлением органического вещества — растительных биополимеров —– из окружающего болота. Ученые МГУ и ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН выделили из вод этого источника новую термофильную бактерию. Она была отнесена к роду Thermanaerothrix (термофильная анаэробная нить), а видовое название solaris указывает на место выделения — источник Солнечный.

Клетки новой бактерии представляют собой тонкие и очень длинные нити толщиной 0.2-0.3 микрометра и длиной от 10 до 200 микрометров. T. solaris растет в лабораторных условиях при температуре от 50оС до 70оС, 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. Способность разлагать разнообразные полимеры отличает новый организм от единственного известного ранее представителя того же рода — Thermanaerothrix daxensis.

«Мы провели полногеномный анализ T. solaris, который подтвердил принадлежность этого организма к новому виду, — говорит один из авторов работы, заведующая кафедрой микробиологии биологического факультета МГУ Елизавета Бонч-Осмоловская. — По результатам этого анализа оказалось, что геном новой бактерии содержит минимум 114 генов, кодирующих разнообразные гидролазы. С учетом того, что все белки этого организма являются высокостабильными, T. solaris можно будет использовать в биотехнологии для разложения растительной биомассы. Таким образом, например, можно получать биотопливо и улучшать качество кормов. Повышенная температура ускорит процесс, а также позволит избежать вмешательства посторонней микробиоты».