Nyt potent antimikrobielt middel fra termofil bakterie

Mikrobiologer fra University of Groningen og deres kolleger fra Litauen har opdaget et nyt glycocin, et lille antimikrobielt peptid med en sukkergruppe knyttet, som produceres af en termofil bakterie og er stabil ved relativt høje temperaturer. Det lykkedes dem også at overføre de gener, der kræves for at producere dette glycocin, til en E. coli -bakterie. Dette gør det lettere at fremstille og undersøge denne forbindelse, som potentielt kan bruges til produktion af biobrændstoffer. Disse resultater blev offentliggjort i Naturkommunikation den 7. marts.

Stigningen i antibiotikaresistens har ansporet søgen efter nye antimikrobielle stoffer. Bakteriociner - peptidtoksiner produceret af bakterier for at hæmme vækst i lignende eller beslægtede bakteriestammer - er et muligt alternativ til de mere traditionelle antibiotika. Bakteriociner ville også være nyttige til at beskytte højtemperaturfermenteringer medieret af termofile bakterier. Men dette ville kræve brug af bakteriociner, der er stabile ved højere temperaturer.

Mysterium

"Derfor var vi interesserede i at finde ud af, at den termofile bakterie Aeribacillus palladius, isoleret fra jorden over en oliebrønd i Litauen, syntes at producere et antibakterielt peptid, " siger University of Groningen professor i molekylærbiologi Oscar Kuipers. Indtil videre, oprensning og identifikation af forbindelsen havde ikke været vellykket. Derfor, Ph.d. studerende Arnoldas Kaunietis fra Vilnius Universitet tilbragte næsten to år i Kuipers' laboratorium for at løse mysteriet. Han er den første forfatter på det nye papir.

Ved at analysere genomisk information fra de litauiske bakterier ved hjælp af BAGEL4 -software udviklet af Anne de Jong og Auke van Heel i Kuipers 'gruppe, forskerne opdagede de gener, der er ansvarlige for produktionen af ​​bakteriocin, og det endelige genprodukt blev navngivet pallidocin. BAGEL4-softwaren søger efter genklynger med den potentielle evne til at producere nye antimikrobielle stoffer.

Sukker

Det antimikrobielle middel viste sig at være et glycocin tilhørende en klasse af post-translationelt modificerede peptider. Det betyder, at efter dens produktion, en eller flere funktionelle grupper tilføjes til peptidet. I tilfælde af glycociner, denne funktionelle gruppe er et sukker. "Kun fem andre glycociner var kendt indtil videre, siger Kuipers.

For at lette yderligere forskning og konstruktion af dette peptid, generne ansvarlige for produktionen af ​​pallidocin blev overført til E. coli BL21 (DE3) bakterier. "Ekspressionen af ​​generne fungerede godt, hvilket er et reelt gennembrud, da det er svært at udtrykke en hel antimikrobiel genklynge fra en gram-positiv bakteriestamme direkte i en gram-negativ bakterie og at få produktet udskilt."

Biobrændstof

Efter isolering af pallidocin, forskerne var i stand til at bekræfte, at det er meget termostabilt og udviser ekstremt stærk aktivitet mod specifikke termofile bakterier. Desuden, ved at bruge sekvensen af ​​pallidocin biosyntese gener i BAGEL4, to lignende peptider blev opdaget i to forskellige stammer af Bacillus-bakterier. Disse peptider, kaldet Hyp1 og Hyp2, blev også med succes udtrykt i E. coli-stammen. "Dette viser, at ekspressionssystemet fungerer godt for forskellige glycociner; det er i stand til at producere dem in vivo, siger Kuipers.

Pallidocin kan være nyttigt i fermenteringer ved høje temperaturer, som bruges til at producere biobrændstoffer eller kemiske byggesten. Den højere temperatur gør det lettere at genvinde flygtige produkter som ethanol, men mindsker også risikoen for kontaminering med almindelige bakterier. Imidlertid, kontaminering med termofile bakterier er mulig. "Både pallidocin og Hyp1 ser ud til at være aktive mod termofile bakterier og nogle Bacillus-arter, " siger Kuipers. Og der kunne være flere anvendelser:"Forurening med termofile er også et problem i fødevareindustrien."