Бактерии защищаются от вирусов с помощью систем рестрикции-модификации (РМ-систем), которые атакуют чужеродную ДНК. Эта естественная защита долгое время оставалась главным барьером для генетической модификации промышленных микроорганизмов, затрудняя внедрение полезных генов.
Биологи Московского физико-технического института впервые нашли способ точечного подавления такой защиты у бактерии Bacillus licheniformis. Это один из ключевых микроорганизмов мировой биотехнологии: на его основе производят ферменты (протеазы и амилазы), антибиотики и другие вещества для моющих средств, продуктов питания, текстиля и биотоплива.
Исследователи изучили новую РМ-систему I типа BlihIA, которая отвечает за защиту этой бактерии. С помощью секвенирования нового поколения они определили точную последовательность ДНК, которую атакует система. Эксперимент показал: очищенный комплекс BlihIA разрезал только специфичную последовательность ДНК, но при добавлении белка ArdB процесс разрезания полностью останавливался.
Мы не только описали защитную систему, но и впервые показали, что ее работу можно эффективно подавить in vitro с помощью белка ArdB. Ранее считалось, что белки этого семейства работают только в живых клетках, что накладывало ограничения на их изучение и применение. Наша работа меняет эту парадигму
Работа предлагает две новые стратегии. Зная точную мишень системы BlihIA, ученые могут конструировать плазмиды без этих последовательностей — это позволит «обходить» защиту бактерии при генетической трансформации. Кроме того, белок-подавитель ArdB можно использовать для временного отключения РМ-системы, что значительно повысит эффективность трансформации промышленных штаммов. Результаты опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Открытие снимает ключевое ограничение для работы с B. licheniformis и другими промышленно значимыми микроорганизмами. Это упрощает создание бактерий-продуцентов для фармацевтики, агробиотехнологий и производства биоразлагаемых материалов
Ранее Наука Mail писала о том, как ученые решают проблему устойчивости бактерий к антибиотикам.
