Новости

Традиционные процессы ферментации, такие как производство китайского ликера, сигар и ферментированных овощей, в основном управляются сложными микробными сообществами.    Однако эти процессы длительны и неконтролируемы. Современная искусственная ферментация пытается контролировать эти процессы, регулируя условия ферментации или добавляя специально разработанные закваски в систему естественной ферментации. Эти методы широко использовались в традиционной индустрии многовидовой ферментации из-за их различных преимуществ, включая сокращение времени ферментации, улучшение качества продукта и повышение безопасности. Например, когда Debaryomyces hansenii и Yarrowia lipolytica были включены в сыр как часть закваски, сыр смог значительно сократить время созревания при сохранении хорошего сильного вкуса (Ferreira and Viljoen, 2003). Инокуляция Saccharomyces uvarum и Saccharomyces servazzii значительно улучшила качество китайского ликера (Wu et al., 2016). Однако корректировка условий ферментации иногда оказывается неэффективной, поскольку некоторые традиционные процессы ферментации уже корректировались тысячи раз за свою долгую историю. Экзогенное добавление микроорганизмов не всегда дает положительные результаты, поскольку инокулированные микроорганизмы не могут способствовать эволюции сообщества в сторону благоприятного брожения продукта.    Основная причина неудачи добавленных извне микробов заключается в том, что микробные взаимодействия между инокулированными микробами (extrinsic) и нативными микробами (intrinsic) приводят к неполноценной структуре и функции микробных сообществ. Микробные взаимодействия, такие как симбиотические, синергические, хищнические, паразитические и конкурентные, могут сильно влиять на метаболическую активность микробных сообществ. Рациональное добавление экзогенных микроорганизмов для активизации взаимодействия между микроорганизмами может усилить метаболическую способность микробного сообщества. Однако трудно определить, может ли добавление микробов способствовать ферментации продукта, пока не будет глубоко изучено микробное взаимодействие. Поэтому очень важно выбрать подходящие микроорганизмы и изучить влияние добавленных извне микробов на структуру и функции микробных сообществ.    Сигары являются одним из старейших традиционных продуктов ферментации табака. Продуцирующие ароматы микроорганизмы играют важную роль в ферментации табака. В нашей предыдущей работе мы обнаружили, что Acinetobacter являются важными продуцентами альдегидов и кетонов. И мы выделили двух производителей ароматизаторов, Acinetobacter sp. 1H8 и Acinetobacter indicus 3B2 из высококачественных листьев сигарного табака (ЛСТ). Мы предположили, что их добавление может улучшить качество некоторых обычных ЛСТ.     В данной работе мы продемонстрировали, что инокуляция этих двух сторонних микробов улучшила качество и вкус ЛСТ. Инокулированные микробы могут не только проявлять свои собственные метаболические способности, но и влиять на структуру и функции местного микробного сообщества. Мы выявили взаимодействие между экзогенными и нативными микроорганизмами, различное влияние экзогенных микроорганизмов на исходное микробное сообщество, а также механизм формирования табачного вкуса.    В целом, наша работа доказала значение инокулированных микроорганизмов в традиционной ферментационной промышленности и прояснила изменения в общей структуре и функции микробных сообществ после инокуляции. Эти результаты позволяют предположить, что контроль микробного сообщества может значительно улучшить качество и безопасность продуктов ферментации, и эта работа может дать хороший способ получить представление о микробной экосистеме традиционной ферментации.

Один из способов, с помощью которого клетки могут контролировать активность своих генов, - это добавление небольших химических модификаций в ДНК, которые определяют, какие гены будут включены или выключены.    Метильные группы являются одной из таких химических модификаций или меток. Исследователи обнаружили, что у бактерий метилирование ДНК играет роль в регулировании вирулентности, размножения и экспрессии генов. В других организмах, включая человека, метилирование ДНК играет важную роль в регуляции экспрессии тканеспецифических генов, что определяет характер клетки, например, будет ли это клетка кожи или мозга.    "Изучение метилирования ДНК является частью области эпигенетики. Оно важно, поскольку помогает нам понять, почему один конкретный вид бактерий вызывает более тяжелое заболевание, чем другой, или как нормальная клетка может измениться и дать начало заболеваниям, таким как рак", - говорит автор исследования Тао Ву, доцент кафедры молекулярной и человеческой генетики Медицинского колледжа Бэйлора. Лаборатория Ву - это лаборатория эпигенетики рака. Ее долгосрочной целью является преодоление терапевтической резистентности рака путем лучшего понимания роли эпигенетики в этом заболевании.    У бактерий существует три различных формы метилирования ДНК. Наиболее распространенной является та, которая метит основание ДНК аденин (N6-метиладенин или 6mA). Две другие метят цитозин (N4-метилцитозин или 4mC и 5-метилцитозин или 5mC). Хотя существует множество методов изучения метилирования ДНК, лишь немногие из них позволяют эффективно картировать три типа одновременно, пояснил Ву.    "Считалось, что организмы, кроме бактерий, включая млекопитающих, в основном используют только метил-цитозиновые метки - 5mC - для регуляции активности генов. Но в 2016 году, когда я работал в Йельском университете, мы сообщили в Nature об открытии, что ДНК 6mA также присутствует у млекопитающих", - рассказывает Ву. "Это открытие дало совершенно новые возможности для изучения эпигенетики рака". Традиционные методы изучения 5mC не захватывают метилирование аденина в тканях млекопитающих. "Это побудило нас разработать новый метод для профилирования не только 6mA, но и 4mC и 5mC", - сообщил Ву.    В последнем исследовании, опубликованном в журнале Genome Biology, Ву и его коллеги сообщают о разработке метода секвенирования для одновременного количественного определения различных эпигенетических маркеров. Их метод, названный NT-seq, сокращенно от nitrite treatment followed by next-generation sequencing, представляет собой метод секвенирования для выявления нескольких типов метилирования ДНК в масштабах всего генома. Этот метод также может амплифицировать некоторые клинические образцы, чего не могут сделать другие методы.    "Мы показали, что NT-seq может обнаружить 6mA, 4mC и 5mC как в бактериальных, так и в небактериальных клетках, включая клетки млекопитающих", - сказал Ву. "По сравнению с другими методами, NT-seq эффективен, экономичен, быстр и имеет высокое разрешение. Некоторые из его ограничений связаны с особенностями состава некоторых геномов. В статье мы предлагаем, как компенсировать эти ограничения".    "Мы в восторге от NT-seq", - добавил Ву. "Им можно выявить новые паттерны или мотивы метилирования ДНК, подтвердить результаты, полученные другими методами, создать массивы данных для разработки инструментов машинного обучения для анализа метилирования и проложить путь к дальнейшему эпигенетическому изучению геномной ДНК 6mA в небактериальных организмах, включая исследования эпигенетики рака".