Учёные впервые полностью секвенировали геном бактерии, важной для производства топлива и химикатов

Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США (ORNL) первыми полностью секвенировали геном бактерии Clostridium autoethanogenum. Этот микроорганизм используется для устойчивого производства топлива и химикатов из различных сырьевых материалов, включая газы, полученные из биомассы и промышленных отходов.

Работа финансировалась компанией LanzaTech, которая использует инновационный процесс рециклинга углерода. Их платформа газового брожения с помощью запатентованных микробов эффективно превращает богатые углеродом отходы в полезное топливо и химикаты.

Clostridium autoethanogenum классифицируется как сложный микроорганизм III класса из-за множества повторяющихся последовательностей ДНК. Полное секвенирование его генома представляет значительный интерес для биотехнологической отрасли. Статья в журнале Biotechnology for Biofuels (соавторы: Стив Браун и Мириам Лэнд из ORNL, аспирант Университета Теннесси Сагар Уттуркар и исследователи LanzaTech) получила рейтинг в топ-5% от Altmetric, что отражает высокий уровень внимания научного сообщества и СМИ.

Ключевые моменты исследования:

  • Метод: Для секвенирования более 4.3 миллионов пар оснований ДНК использовалась технология длинного прочтения RS-II от Pacific Biosciences (PacBio).
  • Преимущество технологии: Несмотря на высокий уровень ошибок, длинные прочтения позволяют секвенировать микроорганизмы с повторяющимися последовательностями за разумное время и стоимость. Короткие технологии прочтения не справились с этой задачей из-за повторов в геноме.
  • Коррекция ошибок: Команда ORNL выполнила большее количество прочтений и использовала алгоритмы для коррекции ошибок, характерных для технологии длинного прочтения.
  • Дополнительные находки: Проект также выявил информацию о генетической истории бактерии через короткие последовательности ДНК, известные как CRISPR-системы. Они сохраняют следы прошлых мутаций (например, от вирусных инфекций) и являются важными индикаторами для биотехнологических компаний при генетической модификации микроорганизмов.

Полная геномная последовательность позволит лучше понять метаболизм бактерии и её мутации, что поможет LanzaTech оптимизировать штамм для более эффективного преобразования отходов в топливо.