Для производства кормового белка используют бактерии, «питающиеся» метанолом

27.12.2022

Российские ученые получили из ила очистных сооружений новый изолят метанотрофной бактерии Methylococcus capsulatus. Выделенный штамм назвали MIR. В отличие от других известных бактерий рода Methylococcus (их называют — метилококки) он хорошо растет не только на метане, но и на метаноле. Это открывает новые возможности для работ по редактированию геномов бактерий этого рода, которые являются основными «рабочими лошадками» в производстве кормового белка на основе метана. Изучение этого штамма может дать новый импульс для использования метанотрофов в биотехнологиях. Результаты исследования, проведенного в рамках национального проекта «Наука и университеты», опубликованы в журнале Microbiology Resource Announcements.

Среди всех живых существ бактерии являются рекордсменами по разнообразию типов питания. Некоторые из этих типов питания уникальны и встречаются только у представителей узко специализированных групп бактерий. Ярким примером таких групп-«специалистов» являются метанотрофные бактерии, использующие газ метан и как источник углерода для построения своих клеток, и как источник получения энергии для жизни. Такие бактерии широко распространены в природе, и уже более полувека используются человеком в технологиях производства кормового белка на основе метана или природного газа. Этот белок можно использовать не только при изготовлении кормов для аквакультуры, но и для домашних животных и птиц.

В подавляющем большинстве производств белка на метане в качестве «рабочих лошадок» используют бактерии вида Methylococcus capsulatus. Клетки этих бактерий — симпатичные кокки и диплококки – способны быстро расти на метане, а их клетки содержат много белка (до 70% и более), что и требуется для целей производства. Один из способов увеличения эффективности подобных производств – создание «улучшенных» штаммов метилококков с помощью генной инженерии. К сожалению, метилококки являются проблемным объектом для генных модификаций, так как выращивать их гораздо сложнее, чем других микроорганизмов. Исключением являются те метанотрофы, которые кроме метана могут расти также и на спирте метаноле; работать с такими бактериями в лаборатории несравнимо проще. Как назло, почти все изученные до последнего времени штаммы Methylococcus capsulatus либо вовсе не росли на метаноле, либо росли очень слабо.

Ученым из ФИЦ Биотехнологии РАН и Пущинского научного центра биологических исследований РАН удалось получить из активного ила городских очистных сооружений новый изолят Methylococcus capsulatus, который способен расти на метаноле. Выделенный штамм назвали MIR. Изучение свойств этого штамма в лаборатории показало, что в отличие от подавляющего большинства других метилококков, он хорошо растет на метаноле в диапазоне концентраций от 0,05 до 3,5%. Понять, чем объясняется это отличие нового изолята от ранее известных, можно только путем анализа последовательности генома этого метанотрофа и ее сравнения с таковыми у других метилококков. Анализ генома штамма MIR был опубликован в журнале Microbiology Resource Announcements.

«Получение нового штамма метилококка, растущего на метаноле, открывает новые возможности для редактирования геномов и создания «улучшенных» штаммов традиционных продуцентов микробного белка на основе природного газа. Новый изолят может стать отличной моделью для поиска ответа на вопрос, почему большинство метилококков не способны к активному росту на метаноле. В конечном итоге, новые знания могут дать новый импульс широкому использованию метанотрофов в биотехнологиях», — прокомментировал исследование Игорь Ошкин, к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории молекулярной экологии и филогеномики бактерий ФИЦ Биотехнологии РАН.

ФИЦ Биотехнологии РАН