Учёные обнаружили в кимчи штаммы молочнокислых бактерий с высокой устойчивостью к вирусам

Исследователи из Всемирного института кимчи выделили из кимчи, долго ферментированного при низких температурах, штаммы молочнокислых бактерий (LAB) с высоким уровнем устойчивости к бактериофагам. Также был выявлен механизм защиты этих штаммов от фагов — вирусов, инфицирующих и размножающихся внутри бактерий.

Кимчи — это продукт молочнокислого брожения овощей. В отличие от ферментированных молочных продуктов, производимых в стерильной закрытой системе, кимчи производится путём спонтанной ферментации, которую инициируют различные микроорганизмы из сырья в нестерильной открытой системе. Поэтому в брожении кимчи могут участвовать различные LAB, а их разнообразие и периоды доминирования зависят от условий среды.

Чтобы выявить генетические особенности LAB из кимчи при длительной ферментации и низких температурах, исследователи собрали 34 образца кимчи, ферментированного более 6 месяцев при температуре от -2 до 10°C по всей Южной Корее. Более чем в 88% образцов доминирующим видом оказался специфический штамм LAB — Pediococcus inopinatus.

Исследование опубликовано в журнале Food Microbiology.

Анализ полного генома показал, что P. inopinatus обладает очень хорошо развитой системой CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeat). CRISPR — это прокариотическая адаптивная иммунная система, состоящая из комбинации нескольких генов, зависящей от штамма LAB.

В частности, штаммы P. inopinatus обладают большим количеством копий гена csa3 (кодирующего транскрипционные факторы для cas-генов), чем другие LAB. Кроме того, благодаря активной экспрессии cas-генов, штаммы P. inopinatus хранят гораздо больше генетической информации о фагах.

Следовательно, после первой фаговой инфекции P. inopinatus будет эффективнее предотвращать последующее заражение схожими фагами. Кимчи-индустрия использует LAB из кимчи в качестве стартерных культур для производства стандартизированного продукта с лучшими сенсорными качествами. Подобно тому, как человечеству угрожает вирус COVID-19, эти стартеры также находятся под угрозой заражения фагами.

Поэтому необходима разработка фагоустойчивых штаммов LAB. Более того, среди изученных штаммов один имел генетическую последовательность, которая может играть иммунную роль не только против фагов, но и против вирусов млекопитающих.

Доктор Хэ Чун Чанг, президент Всемирного института кимчи и автор-корреспондент исследования, заявила: «P. inopinatus обладает уникальной, хорошо развитой системой CRISPR, которая может защищать от различных вирусных вторжений». Она также добавила: «Мы планируем изучить противовирусную активность и проанализировать иммунный спектр P. inopinatus. Ожидается, что отличная противовирусная способность этих штаммов LAB из кимчи может быть использована не только в пищевой, но и в фармацевтической промышленности».