Od bakterii z Antarktydy – do praktycznych zastosowań

Doktorant w Zakładzie Bioinżynierii Instytutu Biotechnologii i Antybiotyków w Warszawie badał antarktyczne bakterie jeszcze, jako absolwent Międzywydziałowego Studium Biotechnologii SGGW. O jego badaniach poinformowała Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w przesłanym komunikacie.

UŚPIONE BAKTERIE DO ZADAŃ SPECJALNYCH

Bakterie czekały Mikołaja Fedorowicza kilkanaście lat! Do Polski trafiły w 1995 roku, przywiezione przez naukowców przebywających na stacji badawczej na Wyspie Króla Jerzego w archipelagu Południowych Szetlandów. Wydawały się bardzo obiecującym materiałem do badań, bo już samo to, że potrafią wytrzymać niskie temperatury i wysokie zasolenie, świadczy o ich specjalnych umiejętnościach.

Jak to się stało, że przetrwały ten czas i doczekały momentu, w którym ktoś postanowił je zbadać? Wszystko dzięki technice. Z Antarktyki przywieziono je zliofilizowane, czyli zamrożone, a następnie wysuszone (z pominięciem etapu rozmrażania). Tak utrwalone i umieszczone w próżniowo zamkniętych próbkach mogły przetrwać w niezmienionym stanie dziesięciolecia.

„Miałem otworzyć te probówki i spróbować ożywić bakterie. A jeśli mi się to uda, to zobaczyć, czy mają plazmidy – typowe dla bakterii (chociaż u innych organizmów też występują) koliste cząsteczki DNA” – opowiada Fedorowicz.

Wyjaśnia, że plazmidy nie są bakteriom konieczne do życia, ale bardzo je ułatwiają – to w nich są zapisane wszystkie niezwykłe umiejętności. Co więcej, bakterie mogą się tymi plazmidami wymieniać – stąd bierze się ich oporność na antybiotyki. Skoro pojedyncze osobniki wymieniają się informacją o tym, jak radzić sobie z lekami, to ta wiedza przechodzi z jednego na drugi i zatacza coraz większe kręgi.

ZAMIAST POCAŁUNKU KSIĘCIA – POBUDKA NA SZALCE PETRIEGO

Zdaniem Fedorowicza, ożywianie liofilizatów było dosyć proste. „Dostałem szklane rurki zamknięte z obu stron, w środku były bakterie. Rurkę trzeba było otworzyć – najpierw ogrzewałem ją nad palnikiem, potem polewałem zimną wodą, rurka pękała i już. Wszystko działo się w komorze laminarnej, czyli warunkach sterylnych. Zawartość trzeba było zalać roztworem soli o temperaturze pokojowej. Następnie wszystko wylałem na szalkę Petriego z pożywką mikrobiologiczną o wyższej zawartości soli, rozprowadziłem na całej powierzchni, zamknąłem i włożyłem do lodówki, żeby bakterie wyrosły” – mówi Mikołaj Federowicz, któremu udało się wyizolować plazmidy i poznać ich sekwencję.

Następnie młody badacz szukał podobnych plazmidów, ale okazało się – jak stwierdza – „że nasze bakterie są podobne do niczego”. Przeprowadziłem więc symulację komputerową, by sprawdzić, jakie białka są teoretycznie zakodowane na takim plazmidzie i z czym można je porównać. Okazało się, że te podobne białka mają funkcję, której nikt jeszcze nie poznał. Sekwencję zgłoszono zatem do banku genów. W IBA toczą się dalsze badania nad tymi bakteriami i plazmidami.

WYJDZIE W PRANIU?

Jak zapewnia Mikołaj Fedorowicz, jeśli na plazmidach antarktycznych bakterii udałoby się znaleźć informację, że dzięki nim bakterie posiadają cechy pomagające im przeżyć w trudnych warunkach, to można by je wyizolować lub skopiować i wykorzystać dalej w biotechnologii.

„Z bakterii zimnolubnych otrzymuje się enzymy, które można zastosować potem w substancjach ułatwiających codzienne życie. Ponieważ działają w niskich temperaturach, stanowią ważny składnik proszków do prania delikatnych tkanin i płynów do czyszczenia szkieł kontaktowych. Używa się ich także w laboratoriach, gdy trzeba zastopować reakcje w określonym momencie – by przestały działać, wystarczy je po prostu podgrzać” – tłumaczy badacz.

Z kolei, jak dodaje, odporność bakterii na wysokie zasolenie może się przydać przy oczyszczaniu ścieków. Istnieją bakterie, które mogłyby oczyszczać ścieki, bo rozkładają związki organiczne. Niestety, wysokie zasolenie im przeszkadza.

„Gdyby okazało się, że tolerowanie słonego odczynu to cecha zakodowana na plazmidzie, to można by spróbować stworzyć bakterię, która z jednej strony dobrze się czuje, rozkładając związki organiczne, a z drugiej – poradzi sobie ze środowiskiem” – przewiduje Fedorowicz.

Ciekawość nauki zaprowadziła Mikołaja Fedorowicza do Centrum Nauki Kopernik, potem do laboratorium kryminalistycznego, wreszcie znalazł przystań w Instytucie Biochemii i Biofizyki PAN, gdzie w ramach studiów doktoranckich bada białka – polimerazy TLS. Właśnie o nich opowiadał podczas FameLabu – konkursu, w którym naukowcy przez trzy minuty z pasją i zacięciem opowiadają o swojej pracy badawczej. Zajął drugie miejsce w tym prestiżowym konkursie.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – www.naukawpolsce.pap.pl