Термиты и их микроорганизмы: ресурс для биотоплива будущего

Термит Reticulitermes flavipes (восточный подземный термит) питается лигноцеллюлозными материалами (например, гниющей древесиной). Для преобразования этой богатой углеродом диеты в питание он полагается на микробных симбионтов в своем кишечнике.

Одним из таких симбионтов является бактерия Diplosphaera colotermitum TAV2 (филум Verrucomicrobia), обитающая в задней кишке. Среда в задней кишке термита характеризуется низким содержанием кислорода (гипоксией) по сравнению с атмосферным (20% O₂).

Исследование адаптации TAV2

Ученые применили комплексные транскриптомные и протеомные подходы, чтобы:

• Выявить гены и белки, экспрессируемые TAV2 в ответ на разные концентрации O₂.
• Построить экспериментально проверенную метаболическую карту для TAV2.
• Предложить концептуальную модель ее функциональной роли в задней кишке термита.

В работе использовались различные ресурсы, включая подход EMSL с точными массовыми метками (AMT).

Ключевые результаты

Исследование показало, что TAV2 вносит вклад в метаболизм микробного сообщества задней кишки термита посредством:

• Биологической фиксации азота.

• Производства аминокислот.

• Деградации полисахаридов.

• Потребления O₂.

Было обнаружено, что при содержании клеток TAV2 в гипоксических условиях (типичных для задней кишки) происходит повышенная регуляция генов, ответственных за:

• Производство и преобразование энергии.
• Транспорт и метаболизм углеводов.
• Репликацию и рекомбинацию.

Это первое интегрированное "омиксное" исследование, направленное на понимание экологической роли изолята Verrucomicrobia (TAV2) в деградации лигноцеллюлозы в кишечнике термита.