Nowa technika umożliwia po raz pierwszy znalezienie bakterii o znaczeniu farmaceutycznym w ślimakach morskich

Międzynarodowy zespół badawczy w nim Instytut Biologii Systemów Integracyjnych (I2SysBio), wspólne centrum Najwyższa Rada Badań Naukowych (CSIC) i Uniwersytetu w Walencji (UV), zostały właśnie opublikowane w czasopiśmie mikrobiom Badanie ujawnia obecność beta-laktonów, grupy mało zbadanych substancji o potencjale farmakologicznym, wytwarzanych przez symbiotyczne bakterie żyjące w skórze ślimaka morskiego z gatunku ślimaka nagoskrzelnego. Po raz pierwszy w tej grupie mięczaków znaleziono związek o działaniu farmakologicznym. Osiągnięto to dzięki innowacyjnej technologii, która może poszerzyć wiedzę na temat tego typu materiału pochodzenia bakteryjnego.

Nudibranchs obejmują grupę ponad 6000 gatunków miękkich mięczaków morskich zwanych ślimakami morskimi. Wykorzystują metabolity wtórne (substancje naturalne) do obrony chemicznej, ale pełna różnorodność tych substancji pozostaje niezbadana, więc ich potencjalne zastosowania terapeutyczne są nieznane.

Naukowcy często szukają genów kodujących naturalne produkty o znaczeniu farmakologicznym w genomach niehodowanych drobnoustrojów za pomocą narzędzi obliczeniowych, ale nie ma gwarancji, że wykryte geny działają. Podczas stażu podoktorskiego w USA w Lawrence Berkeley National Laboratory, Miria Donkoff użyła sondy fluorescencyjnej opracowanej na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego do znakowania bakterii wytwarzających naturalne produkty.

Dunkov, który obecnie prowadzi badania w Institute for Integrative Systems Biology (I2SysBio, CSIC-UV), zbadał drobnoustroje żyjące w ślimaku Doriopsilla fulva za pomocą sortowania komórek aktywowanego fluorescencją (FACS) i genomiki poszczególnych komórek drobnoustrojów. Wykorzystując tę ​​technikę, zbiera się bakterie, które wchłonęły sondę fluorescencyjną, i amplifikuje DNA obecne w pojedynczych komórkach. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie ilości wystarczających do sekwencjonowania całego genomu każdej oddzielnej komórki, co pozwala na identyfikację nowych gatunków bakterii bez konieczności ich hodowli w laboratorium.

Dzięki tej nowej technice odkrył obecność nienadających się do hodowli Candidatus Doriopsillibacter Californiensis, które należą do rzędu bakterii nienadających się do hodowli. Badaczka mówi, że bakterie te mają geny do produkcji beta-laktonów, mało poznanej grupy molekularnej o potencjale farmakologicznym, którego wcześniej nie odkryto u ślimaków. Przyszłe badania zbadają, czy ten związek może być stosowany w leczeniu chorób, takich jak rak lub infekcje wywołane przez wirusy lub bakterie, ujawnia Dunkov.

Według naukowca, który dołączył do I2SysBio w 2021 r., aby założyć Microbial Single Cell Genome Research Group, jest to pierwsze badanie dokumentujące naturalny produkt symbiotycznych drobnoustrojów żyjących w skórze ślimaków.

Zespół Dunkova przeanalizował skład mikrobiologiczny kilku osobników Nudibranch Doriopsilla fulva, znalezionych u wybrzeży San Francisco (Kalifornia, USA) i potwierdził, że Candidatus Doriopsillibacter californiensis jest najważniejszym członkiem społeczności drobnoustrojów Twojej skóry. Ekstrakty z tego ślimaka nagoskrzelnego zawierają naturalne produkty, które są kompatybilne z beta-laktonem występującym w bakteriach symbiotycznych.

Ponieważ jest to bakteria, której nie można hodować, zespół z Lawrence Berkeley National Laboratory zastosował nową metodę w biologii syntetycznej o nazwie CRAGE (Inżynieria genomu wspomagana rekombinazą niezależną od struktury), która została opracowana w tym laboratorium i próbują odzyskać całość cząsteczka. Tymczasem zespół I2SysBio analizuje inne gatunki ślimaków nagoskrzelnych z Hiszpanii (Galicja, Kraj Basków, Andaluzja i Baleary) w celu odkrycia większej liczby bakterii wytwarzających molekuły o znaczeniu farmaceutycznym.