Бактерии рода Aeromonas – настоящая гроза рыбохозяйств, при заражении которой гибнет большинство их обитателей. Ученые предлагают использовать против патогена его естественных врагов – вирусы, способные заражать и уничтожать эти бактерии. Микробиологи из ФИЦ Биотехнологии РАН вместе с зарубежными коллегами выделили потенциально подходящий для этого вирус, относящийся к неизвестному ранее роду, и изучили его геном. Статья с описанием нового бактериофага, получившего название Gekk3-15, опубликована в F1000Research. Работа проводилась в рамках НЦМУ «Агротехнологии будущего», реализуемого при поддержке национального проекта «Наука и университеты».
В большинстве развитых стран рыбу разводят в специальных аквахозяйствах. Но, выращивая ее в искусственных водоемах, есть риск потерять немалую долю поголовья. Дело в том, что из-за большой скученности в садках и искусственных прудах среди рыб молниеносно распространяются бактериальные инфекции – намного быстрее, чем в естественной среде обитания. Одно из самых частых заболеваний у обитателей таких хозяйств вызывают бактерии из рода Aeromonas. В тяжелых случаях аэромоноз уничтожает до 90% поголовья, и заводчикам приходится долго заниматься очисткой и обеззараживанием садков перед тем, как начинать выращивать рыбу заново.
Для борьбы с патогенами можно использовать антибиотики, но во многих странах на разных этапах производства пищевых продуктов они жестко регламентируются или вовсе запрещены. Штаммы вирусов-бактериофагов точно и избирательно действуют только на определенные бактерии, поэтому они считаются многообещающим биологическим средством против инфекций, в том числе на рыбохозяйствах. Такой метод защиты безопасен для окружающей среды, человека и животных.
Микробиологи из ФИЦ Биотехнологии РАН с коллегами из Лестерского университета (Великобритания) впервые секвенировали и расшифровали геном одного из бактериофагов – естественного врага бактерий Aeromonas. В поисках разновидностей вирусов, которые подошли бы для этой цели, биологи брали пробы в российских водоемах. Одним из самых перспективных оказался штамм, выделенный в 2021 году из реки Норишка в Михайловском парке в Москве, который назвали Gekk3-15. Он оказался маленьким миовирусом с геномом длиной в 64 847 пар оснований.
Вирусологи прочитали и расшифровали его геном, а также изучили строение нового штамма под электронным микроскопом. В генах вируса были зашифрованы структурные белки – в том числе, необходимые для создания «хвоста» бактериофага, который ученые наблюдали и под микроскопом. Он действует как шприц и способен сокращаться и вводить генетический материал вируса внутрь оболочки клетки-жертвы. Исследователи изучили гены, ответственные за метаболизм нового Gekk3-15 и доказали его способность разрушать бактериальные клетки, которые он заразил.
Вирусологи исследовали гены вируса с помощью баз данных геномных последовательностей, чтобы отыскать его ближайших «родственников» и определить его место на эволюционном древе. Поскольку процент сходства структурных белков у Gekk3-15 и родственного вируса Pseudomonas phage (штамм EPa61) варьировался от 38% до 63%, ученые заключили, что изученный вирус – представитель нового рода, а может быть, даже подсемейства.
Таким образом, в ходе исследования ученые открыли представителя нового таксона бактериофагов – фаг Gekk3-15, что расширяет представления о биологическом разнообразии вирусов бактерий.