Сегодня для развития биоресурсных коллекций карт-бланш имеет геномный биопроспектинг
Геномный биопроспектинг (от англ. bioprospecting – биоразведка) — это новое научное направление, связанное с применением геномных технологий, которые обеспечивают поиск коммерчески ценных генов и генных кластеров в различных геномах и геномных данных. Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г. Б. Елякова — единственный в России институт, который проводит комплексные исследования в области морского биопроспектинга. Результатом такой работы, по словам Марины Исаевой (кандидат медицинских наук, руководитель Лаборатории морской биохимии ТИБОХ ДВО РАН), является «разработка лекарственных и диагностических биопрепаратов, биологически активных добавок и функциональных материалов на основе морских природных соединений». В институте находится единственная в России биоресурсная коллекция морских микроорганизмов (КММ ТИБОХ ДВО РАН), создателем и бессменным куратором которой является член-корреспондент РАН, профессор, д.б.н. Валерий Михайлов. Генофонд коллекции представлен более 4000 штаммами гетеротрофных бактерий и более 1000 штаммами микроскопических грибов (около 300 видов, 80 родов, 7 классов, 5 филумов, 1 царство, 2 домена; около 250 типовых штаммов).
Среди перспектив в области изучения биологически активных веществ из морских микроорганизмов Марина Исаева выделила «возвращение на новом уровне внимания к морским биополимерам, особенно ферментам и полисахаридам, а также поиск микробных продуцентов биоактивных веществ с необычной структурой и действием, и выявлением истинных продуцентов метаболитов, ранее отмеченных для макрогидробионтов». «Следовательно, перед двумя подразделениями Института — Лабораторией морской биохимии, и Лабораторией микробиологии стоят большие цели и дается карт-бланш генетическим технологиям в развитии биоресурсной коллекции КММ ТИБОХ ДВО РАН».
Коснувшись обзора таких направлений работы Лаборатории морской биохимии, как молекулярное клонирование «полного цикла», изучение разнообразных ферментов глизокилгидролаз, нуклеаз и фосфатаз с необычными специфичностями и механизмами действия, докладчик отметила, что «постановка методов секвенирования генома позволила осуществлять геномный биопроспектинг и произвести так называемую смену парадигмы: от классической к современной морской биохимии». Первым опытом секвенирования стало исследование геномики бактерий рода Zobellia, который был впервые описан в 2001 г. В 2022 г. род представлял уже 8 видов (3 новых вида описано в 2021 г.), 15 геномов (4 – секвенировано сотрудниками Лаборатории). «В результате анализа геномных данных, — рассказала Марина Исаева, — был описан новый вид Zobellia barbeyronii и реклассифицирован штамм Zobellia uliginosa MAR 2009 138 в Zobellia amurskiensis MAR 2009 138, показано, что геномы представителей рода Zobellia содержат большое количество генов ферментов деградации и модификации полисахаридов, установлено, что бактерии рода Zobellia могут представлять значительный источник ферментов для применения их биотехнологии. Кроме того, стало ясно, что разнообразие альгинат-лиаз семейства PL7 является результатом процесса дупликации, локального и горизонтального переноса генов». Востребованность описанного направления исследований Марина Исаева подтвердила фактом получения КММ ТИБОХ ДВО РАН в 2021 г. грантовой поддержки Министерства науки и высшего образования РФ по теме «Развитие биоресурсной коллекции “Коллекция морских микроорганизмов ТИБОХ ДВО РАН» для реализации Федеральной программы в области генетических технологий». В рамках проекта проводятся фундаментальные исследования в области сравнительной геномики, которые включают секвенирование геномов типовых и биотехнологически ценных штаммов с обязательным поиском генов полисахарид-деградирующих и протеолитических ферментов, а также генных кластеров биосинтеза различных метаболитов. В ходе первого этапа работ были разработаны и апробированы протоколы для проведения молекулярно-генетических исследований и секвенирования бактериальных геномов, а также для выполнения микробиомных и метагеномных исследований различных морских объектов. Проведено генотипирование 140 штаммов морских микроорганизмов, секвенировано 12 геномов бактерий, в том числе с высоким биотехнологическим потенциалом. Проведен поиск генов гликозилгидролаз, нуклеаз и протеаз».
Фото: сайт ТИБОХ ДВО РАН