Anabaena variabilis

Общая характеристика

Anabaena variabilis - грамотрицательная эробная цианобактерия, фиксирует N2 и СО2 используясолнечную энергию. Anabaena variabilis имеет жизненный цикл включающий много типов дифференциации таллома: гетероцисты для N2-фиксации, акинеты (споры) для выживания и гомогонии для движения и для создания симбионта между растением и грибом. Бактерия интенсивно изучалась в течении 40 лет во многих лабораториях мира. Она имеет мутантную фотосистему-1, которая позволяет ей также питаться гетеротрофно.

Почему секвенировали геном этой бактерии

1. Понимание механизма контролирующего три нитрогеназные системы и их взаимодействия с транспортом Мо.

   A. variabilis имеет дополнительные возмлжности для связывания энергии. Уникально наличие трех различных гена нитрогеназы, которые функционируют в различных условиях среды. Двое - молибден-зависимы, причем один из них функционирует исключительно в гетеноцистах(Thiel et al., 1995), второй - в вегетативных, но только в безкислородных условиях (Thiel et al., 1995, 1997a). Регуляция последнего, из двух названных, понимается плохо. Третья нитрогеназа - ванадий-зависимая, но регулируемая молибденом(Thiel, 1993). Когда молибдена достаточно, специфичная для гетероцист Мо-нитрогеназа может работать. Когда Мо - не достаточно, в гетероцистах функционирует ванадий-нитрогеназа. Регуляция экспрессии V-нитрогеназы не ясна.

2. Понимание связи нитрогеназного гена и метаболизма Н2, для манипуляции методами биоинженерии, дабы продуцировать большее количество фотосинтетического Н₂.

   Практический прогресс в биологической продукции Н₂ с использованием света, как источника энергии, является для всего мира одним из главных направлений для создания источника экологически чистой и возобновляемой энергии без выбросов и загрязнения окружающей среды (Borodin et al., 2000). Лаборатория T. Happe используя генетическую инженерию изучала функции нитрогеназы A. variabilis в метаболизме N₂ и Н₂. Мутация в hupSL опероне, кодирующего потребление нитрогеназой N₂, позволила производить в 5 раз больше водорода(Happe et al., 2000).

3. Анализ дифференционного процесса при формировании гетероцист и акинет.

   Третье что интересно в A. variabilis - сравнительный эволюционный анализ. Группа цианобактерий, которые формируют гетероцисты, а также споры, называются акинетами, они предназначены для защиты от высушивания, холода, и потери фосфатов. По существу каждая вегетативная клетка A. variabilis может дифференцироваться в акинету. Вопреки структурной и физиологической дифференциации акинет от гетероцист, их развитие имеет достаточное сходство с развитием гетероцист. Предположительно, гетероцисты - эволюционные производные акинет.