Более половины биологических средств защиты растений в мире работают на токсинах, которые вырабатывают почвенные бактерии. Ученые СПбГУ выяснили, как эти токсины меняются со временем.
Биоинформатики Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) вместе с коллегами из Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии описали процесс появления новых вариантов токсинов Cry.
Эти белки вырабатывают почвенные бактерии Bacillus thuringiensis. Они убивают гусениц, жуков и комаров, но безопасны для людей, теплокровных животных и пчел.
Токсины Cry — основа более чем половины биологических средств защиты растений в мире. Их белок состоит из трех автономных частей — доменов. Их сочетание определяет, на кого действует токсин. Насекомые со временем адаптируются к биопрепаратам, поэтому эволюция белков идет через обмен доменами.
Ученые проанализировали доступные последовательности и выяснили: ключевую роль играет сайт-специфическая рекомбинация — процесс, при котором молекулы ДНК обмениваются определенными участками. Это меняет прежние представления о том, что основным фактором была гомологичная рекомбинация.
Мы показали, что существенная часть известных Cry-токсинов участвовала в событиях рекомбинации. Помимо этого, нами был предложен механизм, объясняющий, почему токсины, хотя они достаточно разнообразны, подвергаются одному и тому же процессу. Мы выявили, что между доменами есть консервативные участки, которые провоцируют обмен
профессор СПбГУ
Аспирант СПбГУ Антон Шиков выявил белок, отвечающий за поиск консервативных участков ДНК, которые способствуют рекомбинации. Это позволило описать молекулярный механизм возникновения новых токсинов.
Полученные результаты меняют представления о том, как возникают новые формы токсинов Cry. Сайт-специфическая природа образования новых последовательностей — это универсальный конструктор, позволяющий бактериям быстро адаптироваться к новым экологическим нишам
аспирант СПбГУ
После появления нового варианта токсина в дело вступает естественный отбор. Из универсальных белков формируются узкоспециализированные, приспособленные к конкретным вредителям. В перспективе результаты помогут проектировать новые биологические средства защиты растений методами вычислительной и синтетической биологии. Результаты опубликованы в The ISME Journal.
Источник новости и фото: https://science.mail.ru/…
