В создании новых биотехнологий важное значение имеют генетические знания о микроорганизмах, так как эффективность любых биотехнологий определяется особенностями структурно-функциональной организации молекулярно-генетических систем и их компонент, используемых для наработки целевых продуктов. При этом коллекции микробных культур играют решающую роль в мобилизации биологических ресурсов и позволяют сформировать прочную базу для генетических, молекулярно-биологических и биотехнологических исследований. Целью данной работы было проведение оценки ключевых молекулярно-генетических и фенотипических характеристик штаммов коллекции микроорганизмов, созданной в Федеральном исследовательском центре Институт цитологии и генетики (ФИЦ ИЦиГ) СО РАН, в качестве генетического ресурса для биотехнологии. Для 30 штаммов микроорганизмов коллекции, выделенных сотрудниками ИЦиГ из экстремальных природных экосистем, осуществлено описание ключевых молекулярно-генетических и фенотипических характеристик с использованием современных методов молекулярной биологии и масс- спектрометрии. Проведено выделение ДНК и секвенирование последовательностей генов 16S рРНК. Штаммы коллекции охарактеризованы по морфологическим, физиологическим, молекулярно-генетическим и масс-спектрометрическим характеристикам. Установлены особенности роста штаммов на разных средах, изучена морфология клеток. Штаммы протестированы на способность использовать различные субстраты. Установлены физиологические характеристики штаммов коллекции (отношение к кислороду, тип питания, диапазон температур и рН, отношение к NaCl и др.), различная устойчивость штаммов к антибиотикам. Определены хемотаксономические характеристики по составу жирных кислот штаммов коллекции. Проведено создание характеристичных масс- спектров белковых профилей исследованных штаммов коллекции. Получены и задепонированы в ГенБанке последовательности ДНК штаммов. Выполнена оценка биотехнологических свойств штаммов, определено содержание метаболитов (этанола, молочной и уксусной кислот) в культуральной жидкости. Ценность коллекции микроорганизмов ФИЦ ИЦиГ СО РАН как генетического ресурса для биотехнологии и биоинженерии определяется не только видовым разнообразием входящих в нее штаммов и широким ареалом их выделения, но и глубиной их характеризации с использованием максимально широкого арсенала как классических, так и современных методов, включая методы геномики, протеомики, транскриптомики и биоинформатики.
Genetic knowledge of microorganisms plays a critical role in the creation of new biotechnologies, since the effectiveness of any biotechnology is determined by the particular qualities of the structurally functional organization of molecular-genetic systems and their components used for the production of targeted products. Collections of microbial cultures play a decisive role in mobilizing biological resources and make it possible to form a solid base for genetic, molecular biological and biotechnological research. The aim of this work was to assess the key molecular-genetic and phenotypic characteristics of strains of the collection of microorganisms created in the “FRC Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences” as a genetic resource for biotechnology. Thirty strains of microorganisms of the collection were isolated by employees of the FRC ICG SB RAS from extreme natural ecosystems, the key molecular-genetic and phenotypic characteristics were described using modern methods of molecular biology and mass-spectrometry. DNA isolation and the sequencing of 16S rRNA gene sequences were performed. The strains of the collection were characterized by morphological, physiological, moleculargenetic and mass-spectrometric characteristics. The particular qualities of growing of strains on different substrates have been established, the study of cell morphology has been carried out. The physiological characteristics of the strains of the collection have been established: the attitude to oxygen, the type of nutrition, the range of temperature and pH, the attitude to NaCl and others. Different resistance of strains to antibiotics has been established. The creation of personal mass spectra of protein profiles of the studied strains of the collection was carried out. The resulting DNA sequences of the strains are deposited in the GenBank. The chemotaxonomic characteristics of strains have been determined. The biotechnological properties of the strains were assessed, the amount of metabolites (ethanol, lactic and acetic acids) in the culture liquid was determined. The value of the collection of microorganisms of the FRC ICG SB RAS as a genetic resource for biotechnology and bioengineering is determined not only by the species diversity of its strains, but also by a wide range of their area isolation and by the depth of their characterization using the widest arsenal of both classical and modern methods (including methods of genomics, proteomics, transcriptomics and bioinformatics).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.