Сотрудники научно-исследовательской лаборатории Молекулярная генетика микроорганизмов Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета расшифровали геном молочнокислой бактерии Lactobacillus hilgardii LMG 7934.

 Научный коллектив, которым руководит доцент кафедры генетики Айрат Каюмов, смог не только выяснить последовательность генов, но и обнаружить совершенно новый тип регуляторных белков PII. Полученные результаты опубликованы в статье, вышедшей в журнале Current Microbiology.

«PII - белки - это настоящие молекулярные процессоры. Они отслеживают содержание в клетке основных метаболитов, которые сигнализируют о доступности энергетического, углеродного и азотного питания для клетки и в зависимости от этого перестраивают весь метаболизм клетки. В клетках молочнокислой бактерии Lactobacillus hilgardii LMG 7934 мы нашли совершенно новый тип регуляторных белков PII, функции которых иные. Теперь наша задача – понять, на какие сигналы реагирует этот тип белков и как координирует обмен веществ клетки», - рассказал А.Каюмов.

Исследования генетики КФУ проводят по проекту «Мультифункциональная роль PII-подобных регуляторных белков в клетках бактерий класса Bacilli» в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – докторов наук.

«Основная цель нашего проекта - охарактеризовать на молекулярном уровне механизмы, которые позволяют бактериям использовать те или иные вещества, содержащие азот. Это поможет нам в будущем корректировать обмен веществ бактерий таким образом, чтобы они работали в нужном нам направлении, например на поглощение нитратов», - отметил Айрат Рашитович.

Понимание механизмов регуляции метаболизма азота Lactobacillus hilgardii LMG 7934 поможет ученым разработать системы биологической очистки и ремедиации загрязненных сточными водами почв и водоемов, а также создать закваски на основе молочнокислых бактерий для силосования кормов с изначально высоким содержанием нитратов.

Биолог подчеркнул, что использование больших количеств азотсодержащих минеральных удобрений для выращивания кормовых культур негативно сказывается на здоровье животных, которые их употребляют.

«При обильном использовании азотсодержащих минеральных удобрений в растениях накапливаются нитраты. Нитраты кормовых культур восстанавливаются до нитритов в период хранения и в желудочно-кишечном тракте животных. Токсическое действие нитритов заключается в том, что они превращают гемоглобин крови в метгемоглобин, вызывая кислородное голодание организма, причем отравление часто происходит в острой форме», - пояснил А.Каюмов.

Он также отметил, что для животных опасность представляют не только свежие кормовые культуры с большим содержанием нитратов, но и силос.

«В процессе силосования образуются газы. Свежий силос, приготовленный из богатых нитратами растений, очень ядовит. Силосные газы содержат не только молекулярный азот, но и закись, окись и двуокись азота. В процессе силосования под действием микрофлоры в присутствии углеводов нитраты также восстанавливаются до аммония. При силосовании необходимо соблюдать все технологические операции, направленные на снижение нитратов в силосном корме. Однако при чрезмерно высоком уровне нитратов в растениях (свыше 0,28%) силосование не обеспечивает эффективного снижения их содержания», - сообщил доцент ИФМиБ. 

Генетики Казанского университета приступили к исследованиям, которые позволят в дальнейшем перейти к созданию заквасок для силосования кормов на основе молочнокислых бактерий. Эти закваски помогут избавить силос от нитратов. 

«Силосование связано с накоплением в корме кислот, образующихся в результате сбраживания микробами-кислотообразователями содержащихся в растениях сахаристых веществ, – говорит Айрат Каюмов. - Удалить нитраты из кормов в процессе силосования можно с помощью штаммов лактобацилл, обладающих повышенным уровнем азотного метаболизма и способных восстанавливать нитраты и включать азот в органические соединения. Генетические модификации позволят нам получить штаммы лактобактерий, которые будут активно поглощать те или иные вещества».