Специалистам Московского физико-технического института (МФТИ) впервые удалось разработать метод точечного отключения защитных механизмов бактерии Bacillus licheniformis. Этот микроорганизм используется в мировой промышленности для производства ферментов, антибиотиков и других ценных веществ. Открытие российских исследователей кратно ускорит и удешевит процесс создания новых промышленных штаммов.
Главная сложность в работе с Bacillus licheniformis до сих пор заключалась в ее иммунной системе. При попытке внедрить в бактерию чужеродную ДНК для придания ей новых свойств срабатывает защита и микроорганизм погибает. Ученым приходилось годами перебирать множество вариантов, чтобы получить работающую модификацию.
«На основе Bacillus licheniformis создают множество штаммов-продуцентов, однако сам процесс остается крайне трудоемким. Для этого в микроорганизм необходимо внедрить чужеродную ДНК, но из-за срабатывания защитных механизмов бактерии часто погибают. В результате приходится последовательно отбраковывать множество неудачных вариантов, и поиск рабочей модификации может растягиваться на годы. Мы обнаружили последовательность в этих генах, на которую реагирует иммунная система бактерии. И если ее отключить, то это множество уменьшается до полугода», — пояснила старший научный сотрудник Лаборатории молекулярной генетики МФТИ Анна Кудрявцева.
Используя технологии секвенирования нового поколения, ученые детально изучили работу системы рестрикции-модификации — главной системы защиты бактерии против вирусов и чужеродного генетического материала. Им удалось определить точную последовательность ДНК, которую иммунитет Bacillus licheniformis распознает как угрозу и уничтожает.
«Мы не только описали защитную систему, но и впервые показали, что ее работу можно эффективно подавить in vitro с помощью белка ArdB. Ранее считалось, что белки этого семейства работают только в живых клетках, что накладывало ограничения на их изучение и применение. Наша работа меняет эту парадигму», — отметил инженер лаборатории молекулярной генетики МФТИ Родион Березов.
Теперь, понимая «цель» защитной системы, ученые могут конструировать плазмиды таким образом, чтобы они не содержали опасных для бактерии последовательностей. Это позволит эффективно обходить иммунный ответ и доставлять нужные гены в клетку, сводя к минимуму риск ее гибели.
Подробнее читайте в эксклюзивном материале «Известий»:
Биохакерская атака: «взломанная» бактерия упростит производство средств борьбы с новыми инфекциями