Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
обработкой смесей, концентрация белка была увеличена примерно до 20 мг-мл-1 (Amelunxen, Lins, 1968). Нагревание смесей в течение 10 мни при 60 или 70°С приводило к осаждению белка, количество которого точно соответствовало половине суммарного содержания белка в обеих индивидуальных системах, что согласуется с выводами, сделанными в ранних работах,-относительно трансферабельных стабилизирующих или дестабилизирующих факторов. Однако эти эксперименты не исключают возможности того, что стабилизирующие факторы могут быть прочно связаны с белком п не способны переходить в раствор.
Данные, полученные в описанных выше экспериментах, трудно интерпретировать, так как причины инактивации ферментов могут быть разными. Возможно, что белки сохраняют при нагревании свою структурную целостность, но осаждаются вследствие агрегации. Например, при очистке глицеральдегид-3-фосфат — дегидрогеназы из В. st е ar other mophil us (Amelunxen, 1966) этот фермент полностью остается в растворе после нагревания исходных экстрактов в течение 5 мин при 80°С, тогда как 70% общего количества белка выпадает в осадок. Это можно было бы интерпретировать как инактивацию 70% белков, тем не менее ресуспендирование осадка показало, что многие ферменты остаются активными. Однако после нагревания экстрактов из клеток мезо-филов при более низких температурах и ресуспендирования осадка никакой активности не обнаруживалось (Amelunxen, неопубликованные данные).
В свете всех ранее полученных данных и современного состояния наших знаний о ферментах термофилов концепция трансферабельных защитных факторов представляется несостоятельной по следующим причинам: 1) отсутствие эффекта в экспериментах с использованием смесей неочищенных экстрактов клеток; 2) сохранение исходной термостабильности ферментов в процессе их очистки, после достижения гомогенности и при повторной перекристаллизации ферментов, полученных в кристаллической форме; 3) точное соответствие молекулярных весов ферментов, определенных экспериментальными методами и рассчитанных на основе их аминокислотного состава, а также совпадение молекулярных весов гомологичных ферментов из мезо-фильных и термофильных источников. Как уже упоминалось, было высказано предположение о том, что стабилизирующие факторы могли бы быть прочно связаны с ферментами, но в этом случае они обязательно должны иметь низкий молекулярный вес.
Еще одна гипотеза, предложенная для объяснения термофилии, утверждает, что тепловой инактивации термофилов адекватно противодействует быстрый ресиитез макромолекул. Полученные в ранних исследованиях данные в поддержку этой гипо-
тезы были рассмотрены в одном из обзоров (Allen, 1953). В более поздней работе (Bubela, Holdsworth, 1966 а, b) было показано, что скорость синтеза и обновления белка и нуклеиновых кислот у В. stearothermophilus выше, чем у Е. coli. Следует отметить, что у спорообразующих бактерий высокая скорость обновления белка связана со спорообразованием, что может усложнять интерпретацию результатов. Как установил Лодиш (Lodish, 1969), рибосомы В. stearothermophilus отличаются от рибосом Е. coli тем, что они требуют других условий, обеспечивающих инициацию синтеза полипептидов. Напротив, грамотрицательиая экстремально-термофильная бактерия Thermus thermophilus НВ8, не образующая спор и морфологически более близкая к Е. coli, чем к В. stearothermophilus, осуществляет трансляцию в тех же условиях, что и Е. coli (Ohno-Iwashita et al., 1975).
В обзоре Фридмана (Friedman, 1968) сделай вывод, что белок-синтезирующая система В. stearothermophilus значительно более термостабильна, чем система мезофильных организмов. Ирвин и др. (Irwin et al., 1973) показали, что рибосомы термофильных С. tartarivorum и С. thermosaccharolyiicum значительно более термоустойчивы, чем рибосомы мезофила С. pasteurianum и психрофила Clostridium, штамм 69. Было высказано предположение, что увеличенная термостабильность обусловлена рибосом-ным белком, а не рРНК.
Кофлер (Koffler, 1957) первым обратил внимание на тот факт, что если бы рост термофилов соответствовал простой кинетике ресинтеза макромолекул, то термофилы, растущие при 70°С, должны были бы быть в 16 раз более активными, чем термофилы, растущие при 30°С, если принять, что скорость роста удваивается при повышении температуры на 10°С. Брок (Brock, 1967) построил в координатах Аррениуса графики зависимости скоростей роста нескольких термофильных и мезофильных организмов от температуры выращивания. Хотя при высоких температурах линейность отсутствовала и наблюдался довольно значительный разброс экспериментальных точек, он пришел к выводу, что скорость роста термофилов при оптимальных температурах была намного ниже той скорости, какую можно было бы ожидать в случае-быстрого ресинтеза макромолекул.
В плане оценки концепции быстрого ресиитеза макромолекул интересно рассмотреть время генерации факультативного термофила В. coagulans KU. Исходя из константы скорости роста было определено, что время генерации этого организма, растущего в триптон-глюкозной среде, составляет 28 мин при 37°С и 23 мни при 55°С (Novitsky et al., 1974). Несмотря на то что в среде, содержащей антибиотик (Crabb et al., 1975), у В. coagulans KU наблюдался значительно более быстрый рост при обеих температурах, время его генерации при 55°С уменьшалось только в
