Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
тивации; 4) в случае очищенной до кристаллического состояния ГФДГ, т. е. в условиях, когда отсутствует взаимодействие фермента с другими макромолекулами, заряд сам по себе стабилизирует фермент; 5) растущее понимание того, что микробная клетка представляет собой высокоорганизованную систему, содержащую лишь незначительное количество .свободной внутриклеточной воды, все более укрепляет концепцию о том, что высо-козаряжениые макромолекулы играют важную роль в механизме термостабилизации белков в интактиой клетке. Вполне вероятно также, что в условиях in vivo заряд макромолекул достаточен для стабилизации относительно термолабильных ферментов облигатных и кальдоактивиых бактерий. Примером может служить лактатдегидрогеназа из В. caldolyticus (Weerkamp, MacEl-roy, 1972).
Мы осознаем, что, как и в случае любого вновь предлагаемого механизма, для подтверждения изложенной выше гипотезы необходим дополнительный (в количественном и качественном отношении) экспериментальный материал. В последующих экспериментах будут определены тепловая устойчивость других ферментов из В. coagulans и их ответная реакция на увеличение заряда. Хотя мы показали, что добавление солей к неочищенным экстрактам из клеток В. coagulans для создания в них заряда, соответствующего по величине внутриклеточному, сообщает ГФДГ термостабильпость, ясно, что эти соли ие присутствуют в клетке в тех концентрациях, которые используются in vitro. Поэтому в дальнейших исследованиях мы изучим возможность замены солей па полнэлектролнты для выявления минимального и оптимального ионного окружения, необходимого для стабилизации ферментов при температуре развития термофилов.
Еще один интересный аспект наших исследований, проводимых с использованием В. coagulans, — это зависимое от температуры изменение популяции молекул белков. В экстрактах клеток, выращенных при 55°С, белки полностью устойчивы к тепловой коагуляции вплоть до 70°С, что намного превышает температуру роста термофилов. Однако в экстрактах клеток, выращенных при 37°С, значительная коагуляция наблюдается уже при 50°С. С помощью электрофореза в полиакриламидном геле были обнаружены различия в соответствующих белковых профилях, а окрашивание гелей на углеводы показало, что большая часть белков в экстрактах клеток, выращенных при 37°С, относится к гликопротеидам. Химический анализ выявил, что экстракты клеток, выращенных при 37°С, содержат в три раза больше углеводов, чем экстракты клеток, выращенных при температуре развития термофилов. Сейчас мы выясняем, имеет ли этот интересный факт какую-либо связь с предполагаемым механизмом термофилии у В. coagulans.
Д. АЛЛОСТЕРИЯ, ТЕРМОАДАПТАЦИЯ И ТРАНСФОРМАЦИЯ
В настоящее время твердо установлено, что аллостернческие взаимодействия играют чрезвычайно важную роль в регуляции метаболических процессов в клетке. В связи с необычной термо-стабильностью ферментов термофильных бактерий Брок (Brock, 1967) высказал предположение, что это свойство, возможно, обусловлено их жесткой, лишенной гибкости конформацией. Представление о негибкой конформации ферментов, по-видимому, несовместимо с данными об аллостерических взаимодействиях, обязательным условием которых является структурная гибкость ферментов. Однако в настоящее время известно много примеров термофильных ферментов, подверженных аллостерическому контролю. Было предложено подразделить все аллостериче-ские ферменты на две группы (Ljungdahl, Sherod, 1976).
Первую группу составляют ферменты, обнаруживающие ал-лостерию как при высокой, так и при низкой температуре; к таким ферментам относятся аспартаткиназа (Kuramitsu, 1968; Kuramitsu, 1970; Cavari et al., 1972), треониндезамииаза (Thomas, Kuramitsu, 1971), фосфофруктокиназа (Yoshida et al., 1971; Yoshida, 1972) и фруктозо-бнсфосфатаза (Yoshida, Oshima, 1971). Некоторые свойства ферментов этой группы обсуждались ранее (Singleton, Amelunxen, 1973).
Вторая группа состоит из ферментов, проявляющих аллостс-рию только при высоких температурах; в эту группу входят лак-татдегидрогеназа (Weerkamp, MacElroy, 1972), гомосериндегид-рогеназа (Cavari, Grossowicz, 1973), уридинкиназа (Orengo, Saunders, 1972) и рибонуклеотидредуктаза (Sando, Hogenkamp, 1973). Было показано (Ljungdahl, Sherod, 1976), что ферменты последней группы могут вести себя в соответствии с предположением Брока (Brock, 1967), однако негибкость их конформации проявляется лишь при низких температурах. Следовательно, in vivo ферменты термофильных организмов, взаимодействующие с аллостерическими эффекторами, по-видимому, имеют такую же гибкую конформацию, как и ферменты мезофильных организмов.
Прежде-чем обсуждать вопросы, касающиеся самого процесса термоадаптацип, уместно суммировать результаты исследований аминопептидаз, связанных с этим процессом. Есть сообщения, что В. stearothermophilus содержит термостабильную аминопептидазу I (АП1), а также две относительно термолабильные аминопептидазы АПН и АПШ (Roncari, Zuber, 1969; Roncari, Zuber, 1970). Сравнительные исследования с использованием разных штаммов В. stearothermophilus показали, что распределение АПаз I, II и III обнаруживает интересную измеичи-
