Naukowcy z Instytutu Mikrobiologii współautorami artykułu o funkcjach plazmidów bakteryjnych z gleb tundry syberyjskiej

Doktoranci mgr Adrian Górecki i mgr Mikołaj Dziurzyński wraz z dr. hab. Łukaszem Dziewitem z Zakładu Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej, Instytutu Mikrobiologii Wydziału Biologii UW są współautorami artykułu naukowego, w którym zaprezentowano wyniki badań funkcji plazmidów bakteryjnych gleby tundry syberyjskiej. Publikacja pojawiła się na łamach czasopisma „The ISME Journal”.

Artykuł „Metaplasmidome-encoded functions of Siberian low-centered polygonal tundra soils” prezentuje wyniki czterech lat współpracy naukowców z Wydziału Biologii UW, German Research Centre for Geosciences (GFZ) i Uniwersytetu Poczdamskiego. Badania były finansowane z programu Komisji Europejskiej Marie Sklodowska-Curie Actions (MSCA) oraz Narodowego Centrum Nauki.

Publikacja dotyczy zagadnienia metaplazmidomu czyli analizy puli plazmidów obecnych w określonej mikrobiocenozie. Plazmidy to pozachromosomowe cząsteczki DNA, które mają zdolność do autonomicznej replikacji. Występują powszechnie w genomach licznych bakterii, archeonów oraz eukariotów. Nie są one niezbędne do przeżycia dla swoich gospodarzy, ale często zapewniają im dodatkowe cechy (np. oporność na antybiotyki czy metale). Dzięki temu mikroorganizmy mogą mieć przewagę w konkurencji z innymi populacjami podczas zasiedlania ekstremalnych środowisk, czego przykładem jest wieczna zmarzlina.

W artykule pojawiają się po raz pierwszy informacje na temat funkcjonalnego potencjału metaplazmidomu aktywnej warstwy gleby dotkniętej wieczną zmarzliną. Polsko-niemiecki zespół badaczy opracował nową metodę analizy metaplazmidomu gleby, wykorzystując sekwencjonowanie nowej generacji (NGS), złożoną analizę bioinformatyczną i budowanie sieci podobieństw sekwencji. Kompleksowej analizie poddano próbki dwóch gleb tundry syberyjskiej i dodatkowych 23 metagenomów polarnych. Wyniki pokazały, że proponowana przez badaczy metoda gwarantuje lepszą wydajność w pozyskiwaniu plazmidów, przy wyższych średnich długościach kontigów, w porównaniu z danymi uzyskanymi bezpośrednio z sekwencjonowania całkowitego DNA (sekwencjonowanie metagenomiczne). Wykazano, że metaplazmidom syberyjski zawiera determinanty odpowiedzialne za oporność na antybiotyki i metale, a także geny kodujące enzymy chroniące przed zimnem. Co ciekawe, wśród zidentyfikowanych genów, był również mcr-9, dający oporność na kolistynę, czyli tzw. antybiotyk ostatniej szansy, produkowany przez bakterie z rodzaju Bacillus polymyxa var. colistinus, stosowany w leczeniu groźnych bakteryjnych zakażeniach szpitalnych i podawany również pacjentom chorującym na mukowiscydozę. Wedle najlepszej wiedzy, jest to pierwsze takie odkrycie, w środowiskach uznawanych za pierwotne i niepoddane presji antropogenicznej.