Изучение генетического потенциала Cytobacillus pseudoceanisediminis из глубокого подземного минерального источника для биосинтеза биологически активных веществ

Аннотация

Микроорганизмы играют фундаментальную роль в функционировании глобальных экосистем, выполняя ключевые функции в биогеохимических циклах и продуцируя разнообразные биологически активные вторичные метаболиты. Экстремофилы представляют собой перспективные источники новых метаболитов благодаря их адаптации к агрессивным условиям окружающей среды. В данном исследовании изучался потенциал к биосинтезу вторичных метаболитов термофильной, устойчивой к тяжелым металлам бактерии Cytobacillus pseudoceanisediminis BNO^ᴛ, выделенной из глубокого подземного минерального источника. Геномный анализ выявил шесть биосинтетических кластеров генов (БКГ): предшественник терпена, поликетидсинтаза III типа (ПКС III типа), азолсодержащий РиПП-терпен, терпен, нерибосомная пептидсинтетаза (НРПС) и НРПС-независимый (НН) сидерофорный кластер. Сравнительный анализ показал высокую гомологию (>95% идентичности последовательностей) для пяти БКГ (ПКС III типа, РиПП-терпен, терпен, НРПС, НН-сидерофор) с морским штаммом C. pseudoceanisediminis 2691, выделенным из донных осадков, и родственными видами рода Cytobacillus, что указывает на эволюционную консервативность этих кластеров в пределах рода. Кластер предшественник терпена показал низкую гомологию (52,3% идентичности) и соответствовал видам, не относящимся к Cytobacillus, что предполагает возможность горизонтального переноса генов. Транскриптомный анализ в стандартных лабораторных условиях (среда LB, 37°C) выявил конститутивную экспрессию (>90% генов) для всех БКГ, за исключением кластера НН-сидерофора (экспрессируются 51,7% генов). Конститутивная экспрессия указывает на значимость данных метаболитов для базовой физиологии клетки или преадаптации к природной стрессовой среде и упрощает потенциальное применение продуктов биосинтеза. Наличие кластеров НРПС и сидерофора коррелирует с исключительной устойчивостью штамма к тяжелым металлам. Данное исследование подчеркивает перспективности использования штамма C. pseudoceanisediminis BNOᴛ как источника консервативных и потенциально новых БКГ, обладающих значительным биотехнологическим потенциалом, в частности, для биоремедиации. В ходе дальнейших исследований планируется охарактеризовать продуцируемые метаболиты и исследовать экспрессию БКГ в стрессовых условиях.