В развитых странах выращивание рыбы часто осуществляется в искусственных водоемах, созданных специально для этих целей. Однако такая среда, где рыба содержится в высокой плотности, способствует быстрому распространению бактериальных инфекций. Ученые предложили использовать против патогенных бактерий их естественных врагов — вирусы, способные инфицировать и уничтожать эти бактерии.
Одной из наиболее распространенных болезней среди обитателей аквахозяйств является инфекция, вызванная бактериями рода Aeromonas. В тяжелых случаях это заболевание, известное как аэромоноз, способно уничтожить до 90% поголовья рыбы. После такого поражения владельцам хозяйств приходится проводить длительные процедуры по очистке и обеззараживанию водоемов перед тем, как вновь запускать мальков и начинать выращивание с нуля.
Микробиологи из Федерального исследовательского центра биотехнологий РАН совместно с коллегами из Лестерского университета в Великобритании провели исследование, которое привело к открытию нового бактериофага, способного помочь в борьбе с этой болезнью. Результаты своей работы они опубликовали в научной статье, отметив, что исследование проводилось в рамках проекта НЦМУ «Агротехнологии будущего».
Как отметил старший научный сотрудник ФИЦ Биотехнологий РАН микробиолог и кандидат биологических наук Евгений Куликов, для борьбы с патогенами можно использовать антибиотики, однако в ряде стран их применение на различных этапах производства пищевых продуктов строго регламентировано или вовсе запрещено.
Штаммы вирусов-бактериофагов точно и избирательно действуют только на определенные бактерии, поэтому они считаются многообещающим биологическим средством против инфекций, в том числе на рыбохозяйствах, – рассказал он. – Такой метод защиты безопасен для окружающей среды, человека и животных.
В поисках подходящих вирусов ученые брали пробы воды в различных водоемах России. Наиболее перспективным оказался штамм вируса, выделенный в 2021 году из реки Норишка в Михайловском парке Москвы. Этот штамм, получивший название Gekk3-15, оказался маленьким миовирусом с геномом длиной 64 847 пар оснований.
Ученые не только прочитали и расшифровали геном этого вируса, но и изучили его строение под электронным микроскопом. В генах вируса были обнаружены структурные белки, необходимые для создания «хвоста» бактериофага, который, как показали наблюдения под микроскопом, действует подобно шприцу: он сокращается и вводит генетический материал вируса внутрь клетки бактерии.
Исследователи изучили гены, ответственные за метаболизм вируса Gekk3-15, и подтвердили его способность разрушать бактериальные клетки, которые он заражает. Чтобы определить его место на эволюционном древе, ученые использовали базы данных геномных последовательностей. Они обнаружили, что процент сходства структурных белков у Gekk3-15 и родственного вируса Pseudomonas phage (штамм EPa61) варьируется от 38% до 63%. Это позволило ученым сделать вывод, что изученный вирус является представителем нового рода, а возможно, и подсемейства.
Таким образом, в ходе исследования был открыт новый таксон бактериофагов — фаг Gekk3-15, что расширяет представления о биологическом разнообразии вирусов, способных бороться с патогенными бактериями.