Специалисты Московского физико-технического института впервые разработали метод точного отключения защитного механизма бактерии Bacillus licheniformis. Этот микроорганизм критически важен для мировой биотехнологии, производя ферменты, антибиотики и другие соединения. Открытие существенно повысит результативность генетической модификации промышленных бактериальных штаммов.
Преодоление природного барьера
Микроорганизмы противостоят вирусам посредством систем рестрикции-модификации (РМ-систем), уничтожающих чужеродную ДНК. Данная естественная защита долго служила основным препятствием для генетической оптимизации промышленных микробов, осложняя внедрение полезных генетических элементов.
Исследование ключевой системы защиты
Ученые МФТИ изучили новую RM-систему I типа BlihIA, найденную у Bacillus licheniformis. Эта бактерия выступает основным "заводом" по выпуску промышленных ферментов протеазы и амилазы, применяемых в изготовлении моющих средств, пищевых продуктов, текстиля и биотоплива. Применяя передовое секвенирование, авторы впервые установили точную последовательность ДНК, которую идентифицирует и атакует система BlihIA.
Инновационный метод подавления защиты
Исследователи не только детально описали защитную систему, но и впервые продемонстрировали возможность ее эффективного подавления in vitro с использованием белка ArdB. Ранее полагали, что белки этого класса активны исключительно внутри живых клеток, что ограничивало их изучение и практическое применение. Данная работа кардинально меняет это представление.
Две стратегии для биотехнологий
Практическая значимость исследования заключается в двух новых подходах. Во-первых, зная точную мишень BlihIA, ученые могут создавать плазмиды для генетической трансформации Bacillus licheniformis, избегая этих последовательностей, что позволяет "обходить" бактериальную защиту. Во-вторых, белок-супрессор ArdB можно применять как инструмент для временного отключения RM-системы, что резко повышает эффективность трансформации продуцентных штаммов на базе Bacillus licheniformis.
Экспериментальное подтверждение
Эксперимент дал четкие результаты: очищенный комплекс BlihIA расщеплял исключительно специфичную последовательность ДНК. Однако добавление ArdB полностью блокировало процесс разрезания. Это служит прямым доказательством влияния ArdB на взаимодействие BlichIA с ДНК.
Открытие устраняет ключевое ограничение для работы не только с этой бациллой, но и с другими промышленно важными микроорганизмами. Оно упрощает создание бактерий-продуцентов для фармацевтики, агробиотехнологий и производства биоразлагаемых материалов.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ номер 24-74-00024.
