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

Проведено полногеномное секвенирование и сборка генома штамма Rhodococcus qinqshengii F2 и штамма Pseudomonas alloputida BS3701; оба штамма определены до вида. На основании сравнения белковых последовательностей генов рамнозилтрансфераз rhlA и rhlC, вовлеченных в биосинтез биоПАВ штамма Pseudomonas aeruginosa PAO1 сделано предположение, что гены синтеза биоПАВ штамма Pseudomonas alloputida BS3701 могут иметь независимое эволюционное происхождение. Кроме того, возможно наличие и вовсе иного, отличного от Pseudomonas aeruginosa PAO1, пути синтеза биоПАВ. В геноме штамма Rhodococcus qinqshengii F2 были впервые определены гены, потенциально участвующие в синтезе биоПАВ (5 генов алканмонооксигеназ AlkB и три гена ацилтрансфераз — tlsA1, tlsA2 и tlsA3), к которым были разработаны соответствующие праймеры для исследования экспрессии генов с помощью ПЦР в реальном времени. В процессе работы были проанализированы белки бактерий рода Rhodococcus, в составе которых присутствовали характерные для всех известных алкан-1-монооксигеназ функциональные домены. На основании генетического сходства бактерий рода Rhodococcus выделено 7 филогенетических групп. На основании полученных данных может быть разработана система для идентификации бактерий рода Rhodococcus с использованием метода ПЦР, не требующего больших временных и денежных затрат. Изучение экспрессии генов алканмонооксигеназ, потенциально участвующих в синтезе биоПАВ, методом ПЦР в реальном времени при 5 и 28°С показало, что в штамме R. qingshengii F2 (в штамме 5 генов alkB), культивируемом на гексадекане или глюкозе, ген alkB3 не функционирует. Остальные гены alkB1, alkB2, alkB4, alkB5 являются индуцибельными (индуцируются гексадеканом) и функционируют при нормальной и при пониженной температуре. alkB2 и alkB4 функционируют на глюкозе только при температуре 28°С. Количество мРНК генов alkB1 и alkB5 не зависело от температуры культивирования. А вот количество мРНК генов alkB2 и alkB4 статистически значимо увеличивается при снижении температуры культивирования с 28 до 5°С. Из трех генов ацилтрансфераз только ген tlsA2 функционировал как при 5°С, так и при 28°С. Гены tlsA1 и tlsA3 не функционировали при 5°С. Определена структура оперона, в который входит ген ацилтрансферазы tlsA2. Штамм R. pyridinivorans 5Ap способен к росту как при 28С, так и при 42°С. В штамме R. pyridinivorans 5Ap (в штамме 2 гена alkB) оба гена alkB и alkB2 функционировали при двух температурах, однако активность гена alkB была выше при 42°С: количество мРНК гена увеличивалось примерно в 8 раз. Показано, что ген alkB2, определяющий синтез алкан-1-монооксигеназы, для бактерии R. pyridinivorans 5Ap является ключевым в процессе деградации гексадекана. Синтез биоПАВ у данного микроорганизма регулируется продуктом гена alkU2, локализованного последним в составе alkB2-оперона. Полученные результаты позволят разработать подходы для выявления природных бактерий, эффективно деградирующих и эмульгирующих углеводороды, а также оптимизировать синтез биоПАВ и деградацию углеводородов бактериями – деструкторами нефти.