Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время метилотрофы все больше привлекают внимание как потенциальные продуценты практически важных физиологических-активных веществ - аминокислот, витаминов, [іолисахаридов, витаминов, цитохрома с и некоторых ферментов. Широкая субстратная специфичность метанолдегидрогеназы позволяет использовать лммобилизованные клетки метилотрофных бактерий для промышленных 5иотрансформаций. Очевидно, что индустриальному применению должно тредшествовать всестороннее изучение штаммов-продуцентов, в том числе доследование их окислительного метаболизма и его регуляции. В тоследнее время усилия ученых были сосредоточены, главным образом, на ізучении ферментов первичного окисления С.-соединений и механизмах их ззаимодейс'твия с физиологическими акцепторами электронов. Напротив, строению терминального участка дыхательной цепи метилотрофных 5актерий и влиянию условий культивирования на характер его функционирования в современной литературе уделено мало внимания. Объектом настоящей работы служил облигатный метилотроф iethylobaclllus flagellatwn КТ, который рекомедован для промышленного юпользования как продуцент ряда аминокислот, витаминов, а также ^терологичных белков. В последние годы успешно ведутся работы по [зучению генетики первичного окисления Ы.flagellatwn КТ (^-соединений [ синтеза клетками целого ряда аминокислот. На основе этого штамма '.конструирована эффективная векторная система для внедрения и Репрессии чужеродных генов. В то же время практически ничего не звестно о природе и составе компонентов дыхательной цепи './tagellattffli КТ, о влиянии внешних факторов на их синтез и ктивность. Желание восполнить этот пробел во многом определило цель астоящей работы.
ель и задачи исследования. Целью настоящей работы было исследование собенностей окислительного метаболизма облигатной метилотрофной актерии М.flagellatwn КТ в разных условиях выращивания.
Для осуществления посгавленой цели решали следующие задачи:
изучение строения метанолоксидазной системы и ее регуляции в условиях периодического и непрерывного культивирования;
изучение процесса трансформации клетками 1,2-пропандиола в лактат;
изучение строения метиламиноксидазной системы;
исследование строения терминального участка дыхательной- цепи в зависимости от условий культивирования;
кинетический анализ реассоциации СО с. оксидазами. .
Научная новизна работы. Впервые у облигатного метилотрофа изучена регуляция синтеза компонентов ЭТЦ концентрацией метанола в среде. Впервые установлено, что синтез азурина регулируется кобрдинированно с метанолдегидрогеназой (МДТ) дерепрессией при низкой концентрации метанола в среде. Впервые у облигатного метилотрофа, не утилизирующего метан", обнаружена разветвленная дыхательная цепь с двумя терминальными оксидазами. Впервые обнаружена метилотрофная бактерия с двумя цитохром-с-оксидазами о-типа в. дыхательной цепи. Впервые у метилотрофной бактерии проведен кинетический анализ оптических изменений, индуцированных лазерным флвш-фотолизом СО-комплексов восстановленных мембранных белков.
"Практическая значимость работы. Данные, получение в работе, дополняют сведения по энергетике одноуглеродного метаболизма в целом. Результаты исследований могут служить основой для направленногс культивирования облигатного метилотрофа, рекомендованного дл; промышленного применения, а также для разработки способов улучшенш его ростовых характеристик. Данные по конверсии 1,2-пропандиола і лактат могут быть использованы для промышленной биотрансформацш спиртов иммобилизованными клетками облигатных метилотрофов с целы получения органических кислот.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на 6-ом і
7-ом международных симпозиумах ".Микробный рост на С1-соединениях1
(Геттинген, Германия, 1989; Варвик, Великобритания, 1992), 7-ої 2
Европейской конференции по биоэнергетике (Хельсинки, Финляндия, 1992), 22-ой встрече Федераций европейских биохимических обществ (Стокгольм, Швеция, 1993) и на заседании кафедры микробиологии биологического факультета МГУ (1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты, обсуждение результатов, выводы и список литературы (181 наименований), содержит 30 рисунков и 14 таблиц.