Учёные совершили прорыв в исследовании почвенных микробов с помощью новой методики

Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) впервые успешно применили метод BONCAT для выделения активных микробов непосредственно из образца почвы. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Почему это важно?

  • Почва содержит невероятно разнообразные микробные сообщества: миллиарды клеток десятков тысяч видов в каждом грамме.
  • Эти микроорганизмы — основа наземных экосистем, они управляют глобальными циклами питательных веществ, а здоровые почвенные микробиомы критически важны для устойчивого сельского хозяйства.
  • Однако до 95% микробов в некоторых экосистемах могут находиться в неактивном состоянии в любой момент времени, а большинство из них невозможно вырастить в лаборатории, что сильно затрудняет изучение их функций.

Что такое BONCAT+FACS?

  • BONCAT (Bioorthogonal Non-Canonical Amino Acid Tagging) — метод, изначально разработанный для выделения вновь синтезированных белков в клетках.
  • Учёные из Объединённого института генома (JGI) и Калтеха адаптировали его для идентификации активных микробов, объединив с FACS (Fluorescent Activated Cell Sorting) — сортировкой клеток, активируемой флуоресценцией.
  • Принцип работы: в образец вводят модифицированную версию аминокислоты метионина, меченную флуоресцентной меткой. Активные микробы, синтезирующие новые белки, включают эту метку в свои клетки. Затем с помощью FACS можно отсортировать именно эти светящиеся, активные клетки.
  • Ключевое преимущество: метод занимает всего несколько часов и выявляет активность даже у медленно растущих или не делящихся клеток.

Перспективы применения

  • Метод станет доступен для научного сообщества через пользовательские программы JGI.
  • Он позволит получать «моментальные снимки» реакции микробиомов на изменения окружающей среды: нормальные колебания условий или экстремальные климатические события (засухи, наводнения).
  • Открываются новые возможности для исследований:
    • Улучшение сельскохозяйственных практик.
    • Оценка восприимчивости некультивируемых микробов к антибиотикам.
    • Изучение загадочной роли бактерий типа Candidatus Dormibacteraeota, которые в почвах по всему миру большую часть времени остаются в состоянии покоя.

Как отметил соавтор работы Рекс Малмстром, успех стал возможен благодаря междисциплинарному сотрудничеству в рамках проектов ENIGMA и JGI — «истинному примеру командной науки».

2019-06-24