Расшифрован геном магнитной бактерии для биотехнологий

Учёные использовали секвенирование генома, чтобы раскрыть новые секреты магнитотактических бактерий — самых маленьких организмов, использующих биологический компас. Это может ускорить исследования в биотехнологии и нанотехнологии.

Эти бактерии синтезируют наноразмерные клеточные структуры — магнитосомы, содержащие кристаллы природных магнитных минералов. Они используют их для ориентации по магнитному полю Земли, чтобы плыть вниз, к зонам с низким содержанием кислорода, который для них ядовит.

Форма и состав магнитосом специфичны для вида и штамма, что указывает на биологический контроль их синтеза. Поскольку магнитосомы сложно получить в больших количествах или синтезировать искусственно, расшифровка механизма их образования критически важна для новых технологий.

Группа Тадаши Мацунаги из Токийского университета сельского хозяйства и технологий секвенировала геном Desulfovibrio magneticus штамма RS-1 — более дальнего родственника ранее изученных бактерий, известного уникальной пулевидной формой своих магнитосом.

Сравнив геном RS-1 с другими, команда определила, что все магнитотактические бактерии содержат три отдельных геномных региона, связанных с синтезом магнитосом. Удивительно, но эти гены оказались высококонсервативными у разных классов бактерий. Это позволяет предположить, что ключевые гены магнитосом могли быть установлены в результате нескольких событий горизонтального переноса генов, а не передавались по наследству.

Работа с RS-1 может стать ступенькой к управлению магнитосомами для новых технологий. Дальнейшие исследования «могут открыть двери для синтеза магнитосом с контролируемой морфологией и предоставить возможности для их применения в электромагнитных лентах, доставке лекарств, магнитно-резонансной томографии и разделении клеток».

Источник: Nakazawa H. et al. Whole genome sequence of Desulfovibrio magneticus strain RS-1 revealed common gene clusters in magnetotactic bacteria. Genome Res doi:10.1101/gr.088906.108