Поломка гена репарации ДНК ускорила мутации одомашненной бактерии ботулотоксина

Генетическая летопись одомашнивания бактерий ботулотоксина

Ученые провели масштабное исследование, чтобы восстановить историю того, как человечество превратило смертельно опасную бактерию в высокоэффективный инструмент для медицины и косметологии. Более девяносто лет микроорганизм, являющийся источником одного из самых сильных природных ядов, выращивается для производства ботокса. Основной штамм, разработанный армией в середине двадцатого века, до сих пор остается фундаментом мировой индустрии. Исследователи стремились детально изучить генетические изменения, которые произошли с бактерией в процессе многолетнего искусственного отбора в лабораторных условиях.

В ходе работы биологи секвенировали тысячи геномов и обнаружили ключевую поломку в гене репарации ДНК, который отвечает за исправление ошибок при копировании генетического кода. Из-за этой мутации одомашненная бактерия стала мутировать в четыре раза быстрее своих диких предков. За годы селекции в геноме накопилось около сотни изменений, включая потерю более восьмидесяти генов. В результате микробы практически перестали обмениваться генами, полностью перейдя на стратегию быстрых внутренних мутаций для адаптации к задачам человека.

Одной из значимых особенностей одомашненного штамма стала утрата способности образовывать споры. Хотя это сделало бактерию уязвимой к высокой температуре, она продемонстрировала исключительную эффективность в промышленных ферментерах. Созданная учеными генетическая летопись превращения дикого микроба в «промышленную фабрику» открывает новые возможности для биотехнологий. Эти данные помогут в более эффективном создании других полезных микроорганизмов для массового производства антибиотиков, инсулина и других жизненно важных препаратов.