Биологи из университетов США, Канады и Швеции идентифицировали новое семейство бактериальных токсинов, способных избирательно уничтожать насекомых. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Microbiology, описывают белки SAIP (Streptomyces antiquus insecticidal proteins), которые вырабатываются широко распространенными почвенными бактериями рода Streptomyces. Эти микроорганизмы известны в науке как основные природные источники антибиотиков, иммунодепрессантов и противоопухолевых препаратов.
Исследование показало, что обнаруженные токсины имеют отдаленное эволюционное родство с возбудителем дифтерии, однако их биологическое воздействие принципиально отличается. В то время как дифтерийный токсин поражает человека, белки SAIP воздействуют исключительно на беспозвоночных. Используя технологию редактирования генома CRISPR–Cas9, ученые установили, что для проникновения токсина в клетку необходим специфический рецептор под названием Flower. Его изоформа, характерная только для насекомых, делает данные белки безопасными для млекопитающих.
Филогенетический анализ указывает на то, что эти токсины существуют более 100 миллионов лет. Это свидетельствует о длительной эволюционной борьбе между микробами и насекомыми в биосфере Земли. Лишь небольшая часть видов Streptomyces обладает способностью синтезировать такие вещества. Подобные штаммы выступают в роли специализированных патогенов: они обездвиживают насекомых и используют полученные питательные вещества для собственного роста.
В процессе разложения тканей насекомых бактерии выделяют мощные противомикробные соединения. Это позволяет им подавлять конкурентов в почве и монополизировать ресурсную базу. Ученые полагают, что изучение этих процессов откроет доступ к новым классам антибиотиков, что особенно актуально на фоне глобального роста устойчивости микроорганизмов к существующим лекарственным средствам.
Практическое применение открытия связано с сельским хозяйством и здравоохранением. Токсины SAIP могут стать основой для создания прецизионных биоинсектицидов. Такие препараты позволят контролировать численность вредителей сельскохозяйственных культур и переносчиков опасных заболеваний, включая малярию и вирус Западного Нила, не нанося вреда экосистеме. Разработчики уже запатентовали технологию и начали испытания на модельных организмах, включая сверчков и мучных червей. Проект нацелен на коммерциализацию решений для агропромышленного сектора, где существует высокий спрос на селективные методы защиты растений.