СИРАКУЗ, Нью-Йорк – 18 октября 2024 г. – Ученые Колледжа экологических наук и лесного хозяйства SUNY (ESF) разработали инструменты генной инженерии, чтобы лучше понять роль актинобактерий в пресноводной среде.

Их результаты опубликованы в статье «Редактирование генома вездесущих пресноводных актинобактерий», опубликованной в журнале «Прикладная и экологическая микробиология» (AEM).

Доктор Джулия Мареска описала актинобактерии как крошечные организмы, по форме напоминающие макароны. «Они очень милые и встречаются во всех пресноводных средах на Земле», — сказала Мареска, доцент кафедры химии ESF. «Мы видим их в нетронутых горных озерах, реках, болотах и ​​прудах — пресноводная среда невероятно разнообразна».

Актинобактерии преимущественно встречаются в пресной, а не в соленой воде, что предполагает уникальную адаптацию к пресноводным экосистемам. Несмотря на небольшой геном (1500–1800 генов по сравнению с 3000 генами, типичными для большинства бактерий), они пользуются глобальным успехом и всегда процветают у поверхности, где много солнечного света.

Мареска считает, что это присутствие на поверхности может быть связано с их способностью использовать солнечный свет. Хотя фотосистема бактерий не функционирует так же, как типичный фотосинтез, они растут быстрее на свету, чем в темноте, что указывает на сложные взаимоотношения с солнечным светом.

«Многие из них имеют простую фотосистему, которая может преобразовывать энергию света в химическую энергию», — объяснил Мареска. «Оно похоже на то, что мы видим в наших глазах.

Недавно разработанные генетические инструменты позволяют исследователям манипулировать генами бактерий, инактивируя или заменяя их. Это достижение позволяет ученым изучать, как определенные гены влияют на адаптацию бактерий к различным средам и взаимодействиям с другими микроорганизмами.

Команда Марески также исследует, имеют ли эти бактерии циркадный ритм, аналогичный циклу день-ночь, наблюдаемому у животных. Бактерии обладают геном криптохромом, который регулирует циркадные ритмы у других организмов. Текущие эксперименты направлены на то, чтобы определить, что произойдет, если этот ген удалить.

Актинобактерии играют решающую роль в углеродном цикле пресноводных экосистем, перерабатывая органический углерод, вырабатываемый водорослями. Эти взаимоотношения делают их жизненно важными для здоровья и баланса окружающей среды.

Генетические инструменты теперь позволяют исследователям изучать эти бактерии напрямую, вместо того, чтобы полагаться на экспрессию их генов в модельных организмах, таких как кишечная палочка которые не полностью повторяют функции актинобактерий.