Микробиомы экстремальных местобитаний

Экстремофилы-продуценты ферментов

Получено

150 16S рРНК профилей

Наиболее массовыми формами микроорганизмов в исследованных сообществах являлись представители родов Sulfurihydrogenibium, Nanopusillus, Vulcanisaeta, Thermus, Dictyoglomus, а также представители некультивируемого кластера ARK-15 внутри класса Thermoplasmata

Выделено и охарактеризовано

12 чистых культур

термофильных и гипертермофильных гидролитических бактерий и архей из горячих источников Камчатки

Горячий источник Камчатки

Скрининг активности

Проведена характеристика ферментативной активности целевых штаммов, детектированы гидролитические активности термофильных и психрофильных штаммов, выращенных на полимерных субстратах (белки/полисахариды), дана оценка эффективности разложения полимеров

Секвенированы и проанализированы геномы

11 штаммов

с целью поиска генов гидролитических ферментов, 7 из них являлись термофилами, 4 – психрофилами. Общее количество генов гликозидаз, полисахаридлиаз и углеводэстераз варьировало от 42 до 130. Для некоторых организмов достаточно четко видна специализация на определенных субстратах

Среди психрофильных штаммов наиболее эффективные гидролазы синтезировались штаммом Cobetia. Его внеклеточные ферменты были активны по отношению к агарозе, альгинату, КМЦ, галактоманнану и бета-глюкану, в то время как мембрансвязанные белки были активны по отношению к аморфной целлюлозе, галактоманнану и бета-глюкану.

Среди термофильных бактерий наибольшую активность проявили гидролазы штаммов р. Caldicellulosiruptor и р. Dictyoglomus по отношению к β-1-4-связанным полисахаридам , а также амилолитические ферменты штамма р. Thermoanaerobacter. Кроме того, впервые для представителей р. Thermanaerothrix был проведен анализ полного генома, в ходе которого удалось идентифицировать 114 КАЗимов, обусловливающих рост на сложных полимерах (маннан, бета-глюкан, хитин, целллюлоза и др), что было доказано ростовыми экспериментами.

Разложение полиэтилентерефталата (ПЭТ) термофильными микроорганизмами

ПЭТ использовали в качестве субстрата для роста термофильных микроорганизмов. При высокой температуре пластики становятся более аморфными, что делает материал более доступным для микроорганизмов.

Из горячего источника кальдеры Узон, Камчатка, получена культура микроорганизмов, растущих на полиэтилентерефталате (ПЭТ) как единственном источнике углерода и энергии. Культура содержит короткие палочки и кокки и растет оптимально при 90оС и рН 6.5. Желатин и крахмал не используются, однако их присутствие (100 мг/л) существенно ускоряет разложение ПЭТ. В оптимальных условиях убыль веса пленки ПЭТ составляет от 62 до 73% за 30 дней. Предполагается, что желатин и крахмал обеспечивают лучший контакт клеток с поверхностью ПЭТ.

Клетки штамма, растущего на ПЭТ, в световом (А) и сканирующем электронном (Б) микроскопе