Исследователи пересобрали плазмиду для доставки генов в разнообразные экологические микробиомы

Инженерия микробиома направлена на улучшение функций экосистемы. «Восходящий» подход (введение инженерных микробов) часто сталкивается с сопротивлением сообщества. Более эффективен «нисходящий» подход — горизонтальный перенос генов (ГПГ) между микробами.

Ключевая задача — создать системы для распространения инженерной ДНК в сложных сообществах. Одной из таких систем является конъюгация, опосредованная плазмидой RP4 (RK2), способной переносить ДНК у грамположительных и грамотрицательных бактерий.

Исследователи из Национального центра биотехнологий в Мадриде пересобрали плазмиду RP4, создав вектор pMATING — систематическую самотрансмиссивную плазмиду. Работа опубликована в BioDesign Research под руководством профессора Виктора де Лоренцо.

Эксперименты и результаты:

  1. Конъюгация между бактериями: pMATING с высокой эффективностью переносился между Escherichia coli и Pseudomonas putida EM42.
  2. Трансцарственная конъюгация: Вектор успешно переносил ДНК из E. coli в грамположительную бактерию Bacillus subtilis и даже в дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Это редкий случай переноса от бактерий к грибам.
  3. Перенос в природные изоляты: Большинство бактерий, выделенных из почвенных образцов в Испании, успешно получили pMATING (отслеживаемый по флуоресцентной метке).
  4. Валидация в естественной среде: Перенос также подтвердился в натуральном почвенном образце, заселенном бактериями-донорами P. putida.

Ограничение и потенциал:

Не все бактерии-реципиенты становятся донорами после получения плазмиды. Причина — не в неспособности принять ДНК, а в нежелании некоторых доноров передавать её другим видам.

pMATING — первый вектор, доставляющий гены через экологические микробиомы. Профессор де Лоренцо отмечает: «Благодаря относительно небольшому размеру и простоте использования, pMATING может стать отличным инструментом для потока генов в сложных бактериальных сообществах». Будущие векторы на его основе могут найти применение в медицине, экологии и промышленности.