Исследовательская группа Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего впервые обнаружила, что обычная морская губка содержит бактерии, которые специализируются на производстве токсичных соединений, почти идентичных антропогенным антипиренам.
Новые результаты сделали исследовательскую группу еще на один шаг ближе к разгадке тайны этой мощной группы химических соединений, известных как полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ), в морской среде. ПБДЭ представляют собой подгруппу бромированных антипиренов, которые объединяются в пену, текстиль и электронику для повышения температуры горения продуктов. Эти искусственные промышленные химикаты являются мощными эндокринными разрушителями, которые имитируют активность самого активного гормона щитовидной железы в организме человека.
Винаяк Агарвал, исследователь с докторской степенью в Scripps, поднял нераскрытое дело, впервые начатое почти 50 лет назад химиком Scripps Джоном Фолкнером, пионером в изучении природных продуктов из моря, чтобы продолжить расследование источник этих токсичных соединений, которые в больших количествах встречаются в Мировом океане.
«Впервые мы смогли убедительно показать, что гены и ферменты, вырабатываемые бактериями из губок, ответственны за производство этих соединений, токсичных для человека», - сказал Агарвал, соавтор статьи вместе с Джессика Блэнтон, аспирант Скриппса.
Исследование было частью исследований Центра океанов и здоровья человека, финансируемых Национальным научным фондом (NSF)/Национальным институтом наук об окружающей среде (NIEHS), которые проводятся в Скриппсе.
В 2014 году Агарвал и его коллеги из Scripps Oceanography первыми обнаружили, что неродственные свободноживущие морские бактерии производят эти огнезащитные составы естественным путем, хотя и в очень малых количествах.
В этом новом исследовании исследователи использовали два современных метода - «добычу генома», впервые предложенную морским химиком из Скриппса Брэдом Муром, и подход к секвенированию ДНК в окружающей среде, впервые предложенный биологом из Скриппса Эриком Алленом, - чтобы продвинуть исследование на шаг вперед. и определить специфические гены и ферменты, участвующие в перепроизводстве токсичных молекул у губок.
Морские губки получают пищу и кислород, фильтруя морскую воду через поры и каналы в своем теле. Этот постоянный поток воды означает, что эти неподвижные животные содержат множество бактерий, вирусов и грибков в своих сложных микробиомах.
Исследовательская группа собрала 18 образцов губок для исследования во время двух исследовательских экспедиций на Гуам. Затем они выделили различные компоненты этой сложной смеси организмов из тканей губки, чтобы идентифицировать специфические гены и ферменты, отвечающие за производство ПБДЭ.
«В течение многих лет ученые находили признаки того, что природа создала эти соединения», - сказал Брэдли Мур, профессор Центра морской биотехнологии и биомедицины Скриппса и Школы фармацевтики и фармацевтических наук Скаггса в Калифорнийском университете в Сан-Диего. и старший автор исследования. «Теперь, когда мы понимаем, как они образуются в морской среде, мы изучаем, почему они существуют, и связанные с ними проблемы со здоровьем человека».
Подход Мура к «добыче» генома вместе с метагеномным секвенированием Аллена дает ученым способ связать естественные химические вещества, вырабатываемые организмами, с ферментами, которые их строят.
Исследование, опубликованное на обложке майского номера журнала Nature Chemical Biology, стало уникальным результатом сотрудничества химиков и биологов Калифорнийского университета в Сан-Диего и других местах.
«Это исследование представляет собой мощную комбинацию химических, биологических и экологических исследований», - сказала Генриетта Эдмондс из Отдела наук об океане Национального научного фонда, поддержавшего исследование. «У него есть потенциал, чтобы помочь нам понять производство, судьбу и последствия для здоровья природных и загрязняющих соединений в морской среде».
«Мы заботимся о ПБДЭ, произведенных естественным путем, потому что они попадают в пищевую цепочку», - сказал Фредерик Тайсон, доктор философии, из NIEHS, который помог финансировать исследование. «Предварительные данные этой исследовательской группы показывают, что некоторые встречающиеся в природе PDBE могут быть даже более токсичными, чем те, которые созданы человеком, поэтому нам необходимо лучше понять эти соединения».
Эти обитающие в океане микробы были обнаружены в таких разнообразных средах обитания, как морские травы, кораллы и киты.
Следующим этапом исследования для исследователей является изучение генов и ферментов других морских хозяев, чтобы выяснить, какие другие организмы производят подобные токсичные соединения и почему.