?
Полное секвенирование генома выявляет вариабельность метаболических и иммунных систем у изолятов Propionibacterium freudenreichii
Бактерии Propionibacterium freudenreichii играют важную роль в производстве сыров швейцарского типа, однако геномная вариабельность штаммов, влияющая на их технологические свойства, остается недостаточно изученной. Охарактеризованы метаболические и генетические различия промышленных штаммов P. freudenreichii. Сопоставление фенотипических и геномных данных позволяет выявлять маркеры технологически значимых признаков и использовать их для скрининга новых штаммов. Это создает основу для подбора консорциумов с заданными свойствами и разработки заквасочных культур с улучшенными производственными характеристиками. В работе проведено полногеномное секвенирование и сравнительный анализ пяти промышленных штаммов P. freudenreichii. Эти штаммы, несмотря на их высокую геномную идентичность, различались газообразованием и метаболизмом субстратов. Филогенетический анализ показал близость штамма P. freudenreichii FNCPS 828 к подвидy P. freudenreichii subsp. shermanii (z-score = 0.99948), который не способен восстанавливать нитраты, но метаболизирует лактозу. Ген narG, кодирующий альфа-субъединицу нитратредуктазы, идентифицирован только у одного из пяти проанализированных штаммов — FNCPS 828, а также у 39% ранее описанных штаммов P. freudenreichii, что указывает на этот ген как на потенциальный маркер нитратвосстанавливающей активности. Анализ 112 геномов P. freudenreichii выявил систему CRISPR-Cas I-G у 74% штаммов, а тип I-E только примерно у 25%. Все пять изученных штаммов содержали систему типа I-G; у FNCPS 3 также обнаружена полноценная система I-E с наибольшим числом CRISPR-спейсеров, включая соответствовавшие геномам ранее опубликованных бактериофагов. Наиболее распространенные антифаговые системы включали RM I и IV, AbiE, PD-T4-6, HEC-06 и ietAS. Таким образом, выявлено генетическое разнообразие штаммов P. freudenreichii, имеющее значение для их промышленного применения. Обнаружение narG в качестве потенциального маркера восстановления нитратов, а также детальное картирование систем CRISPR-Cas расширяют возможности рационального подбора и инженерной оптимизации заквасочных культур P. freudenreichii с заданными метаболическими свойствами и устойчивостью к бактериофагам.