Faagikollektsioon CEPEST

Pseudomonas putida’t nakatavate Eestist eraldatud keskkonnafaagide kollektsioon (CEPEST).

P. putida on biotehnoloogiliselt oluline bakter, mida saab kasutada bioremediatsioonis või polümeeride biotootmises tänu tema robustsele ja mitmekülgsele ainevahetusele ja kõrgele stressitaluvusele. P. putida on ka loomulikult vastupidav faagide (baktereid spetsiifiliselt nakatavad viirused, bakteriofaagid) nakkustele, mistõttu oli senini avastatud vaid mõned üksikud P. putida faagid. Kollektsiooni loomisega alustatigi siis, kui P. putida faagikaitse uurimiseks tekkis vajadus faagide eraldamiseks.


Loe lisa: Isolation and characterization of a phage collection against Pseudomonas putida.

Päisepilt: TEM-pilt CEPEST-faagide esimese üheksa perekonna morfoloogiast. Pilt pärineb eelnevalt mainitud artiklist.

Image
Visuaalne kokkuvõte faagieraldamisest ja CEPEST-i esimese üheksa perekonna fülogeneetiline puu.
Visuaalne kokkuvõte faagieraldamisest ja CEPEST-i esimese üheksa perekonna fülogeneetiline puu.. Autor: Brauer et al., 2024

Scientist collecting environmental samples.
Kollektsioonist
Kollektsiooniga alustati 2021. aastal, mil TÜMRI geneetika õppetoolis eraldati esimesed faagid, ja sai hoo sisse 2022. aastal, kui mitmed TÜMRI üliõpilased ja töötajad kogusid keskkonnaproove. Faagid eraldati rikastamismeetodiga 20 °C juures. Eraldati ja sekveneeriti faagide DNA-d.

Esimene osa CEPEST faagikollektsioonist avaldati 2024. aastal, kuid faagieraldamine jätkub. 2024. aasta veebruaris oli kollektsioonis 67 faagitüve 23 erinevast liigist (≥ 95 % genoomi samasusega) ja kuulusid 9 perekonda (≥ 70 % genoomi samasusega). Kõik avaldatud faagid on obligatoorselt lüütilised ja neil on väga kitsas peremeesring. Faagide eraldamiseks kasutatud keskkonnaproovid pärinesid Eestist, peamiselt Tartu ümbrusest.

Pildil: teadlane keskkonnaproovi kogumas. Foto: Andres Ainelo

Täienenud teadmised P. putida faagikaitsemehhanismidest on andnud meile võimaluse kasutada faagide eraldamisel nõrgestatud bakteritüvesid ja kollektsiooni laiendada. 2025. aasta lõpuks sisaldas pidevalt uuenev kollektsioon juba üle 180 faagi — 74 liigist ja 28 perekonnast. Peamiselt on „faagijahil“ kasutatud Eesti keskkonnaproove, lisaks mõningad proovid Soomest, Lätist ja Poolast (Joonis 2).

Image
Joonis 2. CEPEST kollektsiooni loomisel kasutatud keskkonnaproovide võtukohad Eesti kaardil, seisuga märts 2025
Joonis 2. CEPEST kollektsiooni loomisel kasutatud keskkonnaproovide võtukohad Eesti kaardil, seisuga märts 2025. Autor: Hedvig Tamman

Image
Joonis 3. Petri tass P. putida bakterikihiga (tume pind) ja läbipaistvate faagilaikudega (heledad täpid).
Joonis 3. Petri tass P. putida bakterikihiga (tume pind) ja läbipaistvate faagilaikudega (heledad täpid). Autor: Alicja Lewańczyk

Eraldamise protseduur

Eraldamiseks on vaja vaid väikest proovikogust – ca 50-100 ml vett või ~20 g mulda, eelistatult peremehe loomuliku elukeskkonna lähedalt (nt P. putida elukoha järgi mulla või taimede juurevöönd). Lisaks rikastamisele kasutatakse mõnikord ka sadestusmeetodit (ebaefektiivse faagi nakkustsükli korral). Rikastamise või sadestamise järel visualiseeritakse faagid tänu nende võimele baktereid lüüsida, tekitades bakterikihil selged faagilaigud (Joonis 3).
Avaldatud faagide genoomid on kättesaadavad NCBI BioProject #PRJNA1067406 kaudu.

Image
Joonis 4. Skemaatiline ülevaade peamistest sammudest faagide isoleerimisel.
Joonis 4. Skemaatiline ülevaade peamistest sammudest faagide isoleerimisel. Autor: Hedvig Tamman