Mikrobiologer från universitetet i Groningen och deras kollegor från Litauen har upptäckt ett nytt glykocin, en liten antimikrobiell peptid med en sockergrupp fäst, som produceras av en termofil bakterie och är stabil vid relativt höga temperaturer. De lyckades också överföra generna som krävs för att producera detta glykocin till en E. coli-bakterie. Detta gör det lättare att producera och undersöka denna förening, som potentiellt skulle kunna användas i biobränsleproduktion. Dessa resultat publicerades i Naturkommunikation den 7 mars.

Ökningen av antibiotikaresistens har stimulerat sökandet efter nya antimikrobiella medel. Bakteriociner - peptidtoxiner som produceras av bakterier för att hämma tillväxt i liknande eller relaterade bakteriestammar - är ett möjligt alternativ till de mer traditionella antibiotika. Bakteriociner skulle också vara användbara för att skydda högtemperaturfermentationer förmedlade av termofila bakterier. Men detta skulle kräva användning av bakteriociner som är stabila vid högre temperaturer.

Mysterium

"Det var därför vi var intresserade av att upptäcka att den termofila bakterien Aeribacillus palladius, isolerad från jorden ovanför en oljekälla i Litauen, verkade producera en antibakteriell peptid, " säger University of Groningen professor i molekylärbiologi Oscar Kuipers. Hittills, rening och identifiering av föreningen hade inte varit framgångsrik. Därför, Ph.D. studenten Arnoldas Kaunietis från Vilnius universitet tillbringade nästan två år i Kuipers labb för att lösa mysteriet. Han är den första författaren på den nya tidningen.

Genom att analysera genomisk information från de litauiska bakterierna med BAGEL4 -programvara utvecklad av Anne de Jong och Auke van Heel i Kuipers grupp, forskarna upptäckte generna som är ansvariga för produktionen av bakteriocin, och den slutliga genprodukten benämndes pallidocin. BAGEL4 -programvaran söker efter genkluster med potentiell förmåga att producera nya antimikrobiella medel.

Socker

Det antimikrobiella medlet visade sig vara ett glykocin som tillhör en klass av post-translationellt modifierade peptider. Detta innebär att efter dess produktion, en eller flera funktionella grupper tillsätts till peptiden. När det gäller glykociner, denna funktionella grupp är ett socker. "Endast fem andra glykociner var kända hittills, säger Kuipers.

För att underlätta ytterligare forskning och konstruktion av denna peptid, generna som ansvarar för produktionen av pallidocin överfördes till E. coli BL21 (DE3) bakterier. "Expressionen av generna fungerade bra, vilket är ett verkligt genombrott, eftersom det är svårt att uttrycka ett helt antimikrobiellt genkluster från en grampositiv bakteriestam direkt i en gramnegativ bakterie och att få produkten utsöndrad."

Biobränsle

Efter isolering av pallidocin, forskarna kunde bekräfta att den är mycket termostabil och uppvisar extremt stark aktivitet mot specifika termofila bakterier. Vidare, genom att använda sekvensen av pallidocinbiosyntesgener i BAGEL4, två liknande peptider upptäcktes i två olika stammar av Bacillus-bakterier. Dessa peptider, heter Hyp1 och Hyp2, uttrycktes också framgångsrikt i E. coli-stammen. "Detta visar att uttryckssystemet fungerar bra för olika glykociner; det kan producera dem in vivo, säger Kuipers.

Pallidocin kan vara användbart vid högtemperaturjäsningar, som används för att producera biobränslen eller kemiska byggstenar. Den högre temperaturen gör det lättare att återvinna flyktiga produkter som etanol men minskar också risken för kontaminering med vanliga bakterier. Dock, kontaminering med termofila bakterier är möjlig. "Både pallidocin och Hyp1 verkar vara aktiva mot termofila bakterier och vissa Bacillus-arter, "säger Kuipers. Och det kan finnas fler tillämpningar:" Kontaminering av termofiler är också ett problem i livsmedelsindustrin. "