В 1928 году британский ученый Александр Флеминг вошел в историю. В обычной плесени микробиолог обнаружил противомикробные свойства, которые затем использовал для первого массового производства антибиотика — пенициллина. Этот оригинальный штамм плесени рода Penicillium был криогенно сохранен десятилетия назад — заморожен для будущих поколений. Теперь, ученые впервые определили полную последовательность генома грибка.

«Изначально мы намеревались использовать штамм плесени Александра Флеминга для различных экспериментов. Но к нашему удивлению мы поняли, что никто не секвенировал геном оригинального Penicillium, несмотря на его историческое значение для медицины и науки в целом,» — рассказали авторы исследования.

Полученную последовательность сравнили с двумя более поздними геномами Penicillium, которые производят коммерческие компании из США. Исследователи обнаружили, что промышленное производство с течением времени слегка изменило генетический состав плесени.

Высушенная культура гриба Penicillium rubens, полученная из оригинального штамма пенициллина Александра Флеминга. Фото: blog.sciencemuseum.org.uk

Penicillium и другие грибки естественным образом производят молекулы антибиотиков как часть их собственных систем защиты от микробов. Микробы довольно быстро эволюционируют, чтобы противостоять этой защите — черта, которая в настоящее время вызывает серьезную проблему в виде устойчивости к некоторым антибиотикам.

Виды плесени в ответ тоже развиваются. Это похоже на гонку вооружений в микроскопическом масштабе. Изучение того, как именно развиваются плесневые грибки, может помочь ученым понять проблему устойчивости микробов к антибиотикам и найти решение.

Для проведения исследования команда разморозила образец Penicillium Флеминга и снова вырастила его. Затем из этой свежей плесени были взяты образцы и установлена ​полная ​последовательность генома.

Образцы сравнили со штаммом плесени дикой дыни, с которого началось промышленное производство пенициллина в США. Ученые выяснили, что они имеют практически одинаковый генетический код, регулирующий ферменты. Интересно, что у плесени в США было больше копий генов, что помогло бы этим штаммам производить больше пенициллина.

Оригинальный штамм из США подвергали мутагенной обработке, облучению рентгеновскими лучами и ультрафиолетовым светом, затем искусственным отбором получали образцы с высокой производительностью пенициллина.

Однако гены кодирования у штаммов Флеминга из Великобритании и США несколько различались. Команда считает, что это было результатом естественной эволюции, вероятно, в ответ на различия в микробах, которые угрожают плесени в их местной среде.

Фото: aarp.org

Изучение этих различий может стать ключом к разработке решений проблемы устойчивости микробов к антибиотикам.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Источник