10:00 2023-01-27
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii descifrează funcționarea interioară a bacteriei A. aromaticum
_ Cercetătorii descifrează funcționarea interioară a Bacteria A. aromaticum
Metabolismul unui microbi cheie de mediu a fost elucidat în detaliu de o echipă condusă de cercetători de la Universitatea din Oldenburg. Această înțelegere holistică permite o predicție fiabilă a creșterii microbilor. Specia este specializată în degradarea substanțelor organice cu viață lungă și, prin urmare, joacă un rol important în remedierea biologică a solului.
O echipă condusă de microbiologul Universității din Oldenburg, prof. dr. Ralf Rabus și doctoratul său. studentul Patrick Becker a dobândit o perspectivă profundă asupra mecanismelor celulare ale unei bacterii comune de mediu. Cercetătorii au examinat întreaga rețea metabolică a tulpinii bacteriene Aromatoleum aromaticum EbN1T și au folosit rezultatele pentru a dezvolta un model metabolic cu ajutorul căruia pot prezice creșterea acestor microbi în diverse condiții de mediu.
Așa cum raportează cercetătorii în mSystems, analiza lor a relevat anumite mecanisme neașteptate care aparent permit acestor bacterii să se adapteze la condițiile de mediu în schimbare rapidă. Rezultatele studiului sunt importante pentru cercetarea ecosistemelor, un domeniu în care tulpina Aromatoleum, ca reprezentant al unui grup cheie de bacterii de mediu, poate servi ca organism model și ar putea fi, de asemenea, de interes în remedierea siturilor contaminate și pentru aplicații biotehnologice.
Tulpina bacteriană studiată este specializată în utilizarea substanțelor organice greu de descompus și se găsește în general în sol și în sedimentele acvatice. Microbii se dezvoltă într-o varietate de condiții, inclusiv straturi de oxigen, oxigen scăzut și fără oxigen și sunt, de asemenea, extrem de versatili în ceea ce privește aportul de nutrienți.
Ei metabolizează peste 40 de compuși organici diferiți, inclusiv foarte stabili, substanțe care apar în mod natural, cum ar fi componentele ligninei, principalul material structural găsit în lemn, și poluanții cu viață lungă și componentele petrolului.
În special, substanțele cu un inel benzenic compus din șase atomi de carbon, cunoscute sub numele de compușii aromatici, pot fi biodegradați de acești microbi - cu sau fără ajutorul oxigenului. Datorită acestor abilități, Aromatoleum joacă un rol important de mediu în degradarea completă a compușilor organici din sol și sedimente la dioxid de carbon — un proces care este util și în remedierea biologică a solului.
Scopul studiului actual. a fost de a obține o înțelegere holistică a funcționării acestui organism unicelular. În acest scop, cercetătorii au cultivat microbii atât în condiții oxice, cât și în condiții anoxice - adică. cu și fără oxigen — folosind cinci substraturi nutritive diferite. Pentru fiecare dintre aceste zece condiții de creștere diferite, au crescut 25 de culturi și apoi au examinat diferitele probe folosind metode de biologie moleculară (termen tehnic: multi-omics), care permit analiza simultană a tuturor genelor transcrise într-o celulă, a tuturor proteinelor produse și toate produsele sale metabolice.
„Cu această abordare a biologiei sistemelor, obțineți o înțelegere profundă a tuturor funcționărilor interioare ale unui organism”, explică Rabus, care conduce grupul de cercetare în Microbiologie Generală și Moleculară de la Universitatea din Institutul pentru Chimie și Biologia Mediului Marin din Oldenburg (ICBM). „Descompuneți bacteria în componentele sale individuale și apoi le puteți pune din nou împreună – într-un model care prezice cât de repede va crește o cultură și câtă biomasă va produce”.
Prin munca lor meticuloasă, cercetătorii au obținut o înțelegere cuprinzătoare a reacțiilor metabolice ale acestei tulpini bacteriene. Ei au descoperit că aproximativ 200 de gene sunt implicate în procesele de degradare și au determinat ce enzime descompun substanțele adăugate ca nutrienți și prin care intermediari sunt descompuse diferiții nutrienți. Oamenii de știință și-au încorporat descoperirile despre rețeaua metabolică într-un model de creștere și au demonstrat că predicțiile modelului corespundeau în mare măsură datelor măsurate.
„Acum putem descrie organismul cu un nivel de precizie care a avut până acum. a fost posibil doar cu foarte puține alte bacterii”, spune Rabus. Această viziune holistică a funcționării celulare interioare a bacteriilor formează baza pentru o mai bună înțelegere a interacțiunilor dintre tulpina analizată (și bacteriile înrudite) și mediul lor biotic și abiotic, adaugă el, și poate ajuta, de asemenea, oamenii de știință să prezică mai bine activitatea acestor bacterii. organisme unicelulare din solurile poluate și astfel, de exemplu, să determină condițiile optime pentru remedierea unui sit contaminat.
Prin combinarea diferitelor metode, echipa a reușit să descopere mecanisme neașteptate în metabolismul acestor bacterii. . Spre surprinderea cercetătorilor, a reieșit că microbul produce mai multe enzime pe care nu le poate folosi în condițiile de creștere date – ceea ce la prima vedere ar părea a fi o cheltuială superfluă de energie.
„De obicei, celulele bacteriene. detectează dacă oxigenul este prezent în mediul lor și apoi, prin mecanisme specifice, activează numai calea metabolică specifică nutrienților cu enzimele corespunzătoare", explică Rabus. Dar, cu unele substraturi, microbul a produs toate enzimele pentru căile de degradare aerobe și anaerobe, indiferent de nivelurile de oxigen – chiar dacă unele dintre aceste enzime erau complet superflue.
Rabus bănuiește că această risipă aparentă este de fapt o strategie. pentru supraviețuirea într-un mediu instabil. „Chiar dacă nivelul de oxigen fluctuează brusc – ceea ce este adesea cazul în mediile naturale – Aromatoleum rămâne flexibil și poate utiliza acest nutrient și poate produce energie după cum este necesar”, explică microbiologul, adăugând că până acum nu se cunoaște alte bacterii care să folosească un astfel de nutrient. mecanism.
Comentarii:
Adauga Comentariu