Исследователи выявили, что соединение бациллибактин эффективно деактивирует ключевые энзимы в клетках патогенов рыб. Вырабатывающая его полезная бактерия Bacillus velezensis открывает путь созданию современных пробиотиков для аквакультуры. Это решение позволит значительно сократить применение химических препаратов и снизить угрозу распространения резистентных микробов. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ).
Глобальная проблема и прорывная альтернатива
Бактериальные инфекции, вызываемые стафилококками, стрептококками, псевдомонадами и прочими патогенами, приносят рыбоводческим хозяйствам огромные убытки. Традиционные антибиотики стремительно теряют мощь из-за всеобщей лекарственной устойчивости микробов. Реальным выходом служат препараты с полезными бактериями. Так, Bacillus velezensis производит уникальные антимикробные вещества, принципиально иные по составу и работе. Однако тонкости их воздействия на патогенные клетки оставались плохо изученными, а понимание этих механизмов критически важно для разработки безопасных и эффективных средств защиты рыб.
Научный прорыв ДГТУ: ключевые игроки
Специалисты Донского государственного технического университета (ДГТУ), Ростов-на-Дону, расшифровали принцип действия трёх антимикробных соединений из Bacillus velezensis. Ими оказались биологически активные малые молекулы – пептид бациллибактин, а также липопептиды фенгицин и сурфактин.
Компьютерное моделирование: точный удар по мишеням
С помощью передового компьютерного моделирования ученые детально изучили, как эти вещества связываются с белками опасных бактерий Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas veronii, Staphylococcus xylosus и Streptococcus agalactiae. Целевых патогенов отобрали из-за их высокой вирулентности для рыб и выраженной устойчивости к антибиотикам.
Лидер эффективности — Бациллибактин
Результаты симуляции доказали: бациллибактин образует наиболее прочные комплексы с ферментами глутаминсинтетазой и дигидрофолатредуктазой, критически важными для жизнедеятельности бактерий. Такая связь блокирует функции энзимов и мгновенно прекращает рост патогенных клеток. Хотя фенгицин и сурфактин также угнетали активность бактериальных ферментов, их эффективность была существенно ниже – в 1,3–2 раза уступала бациллибактину.
Эффективность подтверждена экспериментально
Ученые доказали реальный антимикробный потенциал соединений. Культуры Bacillus velezensis выращивались в питательном бульоне, где они интенсивно секретировали метаболиты, включая бациллибактин, фенгицин и сурфактин. После удаления клеток бациллы, обработанная среда была нанесена на культуры Pseudomonas aeruginosa и Aeromonas veronii. Уже через 24 часа рост обоих возбудителей был полностью остановлен!
Перспективы от эксперта Дмитрия Рудого
«Применение бактерий-продуцентов бациллибактина в корме для рыбы может революционно снизить зависимость от обычных антибиотиков, что жизненно важно для сдерживания антибиотикорезистентности, – поясняет руководитель проекта Дмитрий Рудой, д.т.н., декан факультета «Агропромышленный» ДГТУ. – Надежная профилактика инфекций будет катализатором устойчивого роста аквакультуры и гарантией стабильных поставок рыбы. Следующий этап – доказательная проверка наших штаммов на реальных объектах рыбных хозяйств. Совместно с моделированием эффектов бактериальных метаболитов через биоинформатику и машинное обучение, мы создаем научный плацдарм для абсолютно нового класса экологичных препаратов в аквакультуре!» Проект реализован при финансовой поддержке РНФ.
