Forskere identificerer nøglefaktorer, der hjælper mikrober med at trives i barske miljøer

Tre nye undersøgelser fra University of Maryland School of Medicine (UMSOM) forskere har identificeret nøglefaktorer, der hjælper mikrober med at overleve i barske miljøer.

Resultaterne, som har konsekvenser for bioteknologi og forståelse af livet under ekstreme forhold, var i Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ), Astrobiologi , og International Journal of Astrobiology .

"Vores arbejde udnytter mængden af ​​genomiske og transkriptomiske data. Genomiske data repræsenterer vejkort, og genetik, biokemi, og mikrobiologi er midlerne til at udforske og udvide viden, "sagde hovedforfatteren om undersøgelserne, Shiladitya DasSarma, professor ved Institut for Hav- og Miljøteknologi i UMSOM Institut for Mikrobiologi og Immunologi "Ved hjælp af denne tværfaglige tilgang i vores serie af nylige papirer, vi har bedre defineret grænserne for liv og de mekanismer, som disse hårdføre mikrober og deres proteiner bruger til at overleve og fungere i kulde, saltet, og vandbegrænsede miljøer, som findes på Mars. Vores undersøgelser har også anvendelser inden for grøn bioteknologi her på Jorden. "

Den seneste PNAS artikel bygger på tidligere analyse af prof. DasSarma og flere kolleger, som identificerede centrale proteiner i mikrober, der findes i ekstremt salte miljøer. De undersøgte aminosyresammensætningen af ​​flere af mikrobens proteiner. Proteinoverfladerne er negativt supercharged i forhold til alle andre organismer. Disse proteiner bruger de negative ladninger til at binde vandmolekyler tæt for at blive i opløsning og bekæmpe virkningerne af høje niveauer af salt og tørhed. De fokuserede på en mikrobe kaldet H. lacusprofundi (Hla), fra Deep Lake, en meget salt sø i Antarktis.

De ville finde ud af, hvordan proteiner fra mikroben fungerer i de dobbelte ekstremer af meget salt, meget kolde omgivelser. De fandt ud af, at visse aminosyrer var mere udbredt i mikroben. De fokuserede på et enzym, beta-galactosidase. De opdagede vigtige forskelle mellem versioner af enzymet i Hla og versioner i mikrober, der lever i tempererede miljøer. Blandt de vigtigste forskelle:løsere pakning af atomer og større fleksibilitet i koldt fungerende enzymer.

En anden undersøgelse, offentliggjort i dag i tidsskriftet Astrobiologi , udvider undersøgelsen, ved at undersøge enzymernes rolle i mikrobens evne til at overleve i nærvær af giftige salte. Denne forskning har konsekvenser for dekontaminering af giftige miljøer, samt liv på andre planeter som Mars, hvor disse giftige salte, især et kaldet magnesiumperchlorat, er blevet identificeret på overfladen.

Den tredje undersøgelse, udgivet sidste måned i International Journal of Astrobiology , viste, at Hla og andre lignende hårdføre mikrober kan overleve ture ind i stratosfæren, mange miles over Jordens overflade, hvor forholdene ligner dem på Mars. Stratosfæren er ekstremt kold, har lidt ilt og har høje niveauer af skadelig ultraviolet stråling.

Disse undersøgelser har også potentiale til at være nyttige for bioteknologi. Fremgangsmåden i PNAS -undersøgelsen kunne bruges til at designe værdifulde enzymer, der fungerer ved lavere temperaturer. For eksempel, modificeret beta-galactosidase kan bruges til fremstilling af laktosefri mælk ved kolde temperaturer, og andre enzymer kan skræddersyes til andre "grønne" industrielle processer ved reducerede temperaturer, derved reducerer mængden af ​​energi, der kræves i fremstillingsprocessen. Perchlorat bruges i raketbrændstof og fyrværkeri og er en almindelig giftig forurening i noget grundvand. Arbejdet inden for astrobiologi kan føre til en metode til fjernelse.