Ahli biologi dari Irkutsk State University, bersama dengan rekan dari University of North Florida (AS), mempelajari metabolisme Aktinobakteri Baikal, mikroorganisme besar yang mampu mensintesis zat aktif biologis. Ternyata mereka kekurangan gen untuk enzim yang umum untuk kelompok ini, yang bertanggung jawab untuk produksi antibiotik. Ini berarti mikroorganisme ini melawan mikroba dengan bantuan protein lain dan, mungkin, senyawa yang masih belum diketahui oleh sains. Artikel tersebut diterbitkan di Ekologi mikroba akuatik. Pekerjaan ini didukung oleh dana dari Russian Science Foundation.
Actinobacteria merupakan golongan bakteri berukuran besar dan berbentuk kompleks yang memiliki kemampuan menghancurkan senyawa toksik yang mencemari lingkungan. Mereka adalah produsen produk metabolik sekunder yang tidak mereka butuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan, tetapi melakukan beberapa fungsi lain. Di antara senyawa ini adalah faktor pertumbuhan yang merangsang berbagai proses seluler dan feromon untuk "komunikasi kimiawi". Manusia menggunakan properti zat ini untuk menekan pertumbuhan bakteri dan jamur patogen, dan menggunakannya dalam pengobatan. Dalam penelitian ini, para ilmuwan mempelajari pembentukan produk metabolik sekunder di 24 strain actinobacteria yang diisolasi dari endapan Danau Baikal. Para ilmuwan telah membandingkannya dengan proses pada organisme laut dan air tawar.
“Penelitian sebelumnya telah menyoroti ekologi dan pola sebaran geografis actinobacteria dari ekosistem darat dan laut. Namun, perwakilan kelas ini dari sedimen air tawar masih kurang dipelajari,”kata Maxim Timofeev, kepala proyek di bawah hibah dari Yayasan Sains Rusia, Doktor Ilmu Biologi, Direktur Institut Penelitian Biologi Universitas Negeri Irkutsk. Sampel ditemukan dari dasar danau pada kedalaman 200 meter. Untuk mendapatkan koloni actinobacteria, sedimen ditempatkan pada media nutrien yang memungkinkan untuk menekan pertumbuhan mikroorganisme lain. Tiga hari kemudian, DNA diisolasi dari koloni dan, dengan menggunakan metode molekuler, ditentukan apakah ada gen spesifik untuk actinobacteria - dengan cara ini Anda dapat memastikan bahwa bakteri yang diperlukan untuk penelitian telah berkembang. Dalam hal ini, dan dalam percobaan itu sendiri, rantai DNA "digandakan"karena di dalam sel itu sendiri terdapat terlalu sedikit bahan untuk analisis, dan penyalinan molekul secara artifisial memecahkan masalah.
Para peneliti telah memperhatikan gen yang terkait dengan sintesis senyawa aktif secara biologis. Mereka menemukan bahwa strain baikal actinobacteria tidak memiliki gen halogenase yang bergantung pada FAD. Enzim ini menggunakan energi yang disimpan dalam rumpon dan bertanggung jawab untuk menempel pada berbagai molekul halogen seperti klorin dan bromin. Hasilnya, antibiotik seperti tetrasiklin, kloramfenikol dan lain-lain diperoleh. Sebagian besar halogenase ditemukan di mikroorganisme laut. Fakta bahwa mereka tidak ada di Aktinobakteri Baikal membuktikan kemampuan beradaptasi mereka untuk hidup di air dengan kandungan garam rendah. Pada saat yang sama, aktivitas biologis diamati pada 75% strain actinobacteria yang diisolasi selama penelitian. Ini berarti bahwa ia memanifestasikan dirinya dengan mengorbankan enzim lain.
“Aktinobakteri umum dapat menggabungkan atom halogen ke dalam molekul kimia yang mereka sintesiskan. Kurangnya kemampuan aktinobakteri Baikal ini adalah perbedaan uniknya, yang menunjukkan evolusi panjang spesies ini dalam lingkungan yang sangat segar. Keunikan Baikal actinobacteria memungkinkan kita berbicara tentang potensi signifikannya untuk produksi antibiotik dan senyawa alami yang tidak diketahui sains,”kata Maxim Timofeev.
Penulis: Alexey Paevsky
