Особенности синтеза поверхностно-активных соединений бактериями, эффективно утилизирующими нефть при пониженных и повышенных температурах.

Проведено полногеномное секвенирование и сборка хромосомы (6,3 млн.п.н.) и двух плазмид (192 и 156 т.п.н.) штамма Rhodococcus sp. F2. С использованием комплексного подхода, включающего сравнение хромосомных последовательностей исследуемого штамма с ближайшими родственными штаммами, расчёт значений параметра ANI и расчёт значений параметра dDDH, штамм был идентифицирован как Rhodococcus erythropolis F2. В его геноме были найдены гены, вовлеченные в катаболизм углеводородов и продукцию поверхностно-активных соединений: 5 генов алканмонооксигеназ семейства alkB и 2 гена ацилтрансфераз, участвующих в биосинтезе трегалолипидов. На основании оценки поверхностно-активных свойств: показателей индекса эмульгирования, поверхностного натяжения и содержания углеводов (трегалозы) при росте на гексадекане, наиболее активными продуцентами биоПАВ среди исследованных штаммов были Rhodococcus erythropolis F2 и Rhodococcus pyridinivorans 5Ap. Штамм Pseudomonas putida BS3701 на основании анализа генов домашнего хозяйства и сравнения полных последовательностей хромосом с близкородственными штаммами был отнесён к недавно описанному в 2019 году виду Pseudomonas alloputida. Показатели ANI и между исследуемым штаммом BS3701 и типовым штаммом Pseudomonas alloputida Kh7T составили 96.42% и 74.70%, соответственно. Pseudomonas alloputida BS3701 продуцирует рамнолипиды при росте на глюкозе. В результате поиска генов, вовлечённых в синтез биоПАВ, в геноме штамма Pseudomonas alloputida BS3701 были обнаружены гены, последовательности которых отдалённо родственны последовательностям генов рамнозилтрансфераз rhlA и rhlC (42% и 27% соответственно) штамма Pseudomonas aeruginosa PA01. Возможно, гены синтеза биоПАВ штамма BS3701 имеют независимое эволюционное происхождение; кроме того, можно предположить наличие иного, отличного от Pseudomonas aeruginosa PA01, метаболического пути синтеза биосурфактантов. Для установления роли отдельных генетических детерминант в синтезе биоПАВ (трегалолипидов) у исследуемых бактерий рода Rhodococcus были проведены эксперименты по их направленной инактивации (нокаут-мутагенез путём гомологичной рекомбинации) генов алканмонооксигеназ alkB1, alkB2, alkB3, alkB4, alkB5 штаммов R. qingshengii 29k-1 и R. pyridinivorans 5Ар. Полученные варианты проверяли на продукцию трегалолипидов и способность эмульгировать n-гексадекан. Однако, инактивация только одного гена alkB в исследуемых штаммах не приводила к нарушению синтеза трегалолипидов. Установлено, что все мутанты способны расти на n-гексадекане, но по-разному его эмульгируют и отличаются по способности синтезировать трегалолипиды. Поэтому для определения ключевых генов биосинтеза трегалолипидов в штамме Rhodococcus sp. F2 были разработаны специфические праймеры к генам, вовлечённым в синтез трегалолипидов, и определен уровень экспрессии этих генов по количеству мРНК с помощью RT-qPCR. На основании полученных результатов по увеличению уровня экспрессии гена, кодирующего алканмонооксигеназу 03818 (AlkB4), и гена, кодирующего trehalose-2-sulfate acyltransferase papA2 (04522), при культивировании штамма Rhodococcus erythropolis F2 на гексадекане с учётом выраженных поверхностно-активных свойств, можно предположить, что вышеуказанные гены вовлечены в синтез трегалолипидов в этом штамме. Ранее данное сочетание вышеописанных подходов для исследования генов, участвующих в метаболизме биоПАВ, не использовалось. На следующем этапе работы мы планируем инактивировать эти гены и сравнить эффективность биодеградации углеводородов исходными и мутантными штаммами, что позволит оценить вклад биоПАВ в этот процесс.