Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
мощью реакций пути Энтнера — Дудорова (Tomlinson et al.,
1974), а также образует галактоиовую кислоту из галактозы и лактобионовую кислоту из лактозы (Hochstein et al., 1976). Меченый углерод из 14С-глюкозы включался в липиды Я. cutirubrum (Deo, 1974).
Б. ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ
Внутренний аппарат- экстремальных галофилов, по-видимому, весьма хорошо приспособлен к высоким концентрациям солей, а в некоторых случаях даже к высоким концентрациям ионов К+, преобладающих в цитоплазме. Об этом в первую очередь свидетельствует тот факт, что большая часть из многих изученных ферментов таких организмов нуждается в высоких концентрациях, солей либо для проявления активности, либо для стабилизации, либо для того и другого одновременно. Данному вопросу посвящено два обзора (Lanyi, 1974; Cazzulo, 1975).
Характер поведения ферментов экстремальных галофилов по отношению к солям не отличается единообразием. Наоборот, в зависимости от их реакции на соли все эти ферменты можно разделить на три группы: 1) ферменты, которым для проявления активности необходимы соли одновалентных катионов в коицент.-рации не менее 1 М, а для максимальной активности — в концентрации от 2 до 4 М. Примерами служат аспартаттранскарба-милаза (АТКаза), многие ферменты, активирующие аминокислоты, и ферменты, связанные с клеточными мембранами; 2) такие ферменты, как изоцитратдегидрогеназа (NADP+), обнаруживающая максимум активности в 0,5—1,5 М растворах солей и ингибируемая их более высокими концентрациями; 3) ферменты, проявляющие наивысшую активность в отсутствие солей и сильно ингибируемые их высокими концентрациями. Последние включают синтетазу жирных кислот (Pugh et al., 1971), а при определенных условиях и ДНК-зависимую РНК-полимеразу Я. cutirubrum (Louis, Fitt, 1972а, b). Синтетаза жирных кислот присутствует в относительно небольших количествах и ее ингибирование высокими концентрациями солей служит, вероятно, еще одним объяснением того, что Я. cutirubrum образует лишь следовые количества жирных кислот (Kates et al., 1966). Любопытным ферментом является РНК-полимераза, выделенная из Я. cutirubrum (Louis, Fitt, 1972а, b). Для ее активности необходимы высокие концентрации солей, если роль матрицы выполняет ДНК Я. cutirubrum. Однако, если в качестве матрицы используют ДНК тимуса теленка, то фермент обнаруживает наибольшую активность в отсутствие соли и ингибируется на 90% ПРП
0,5 М и более концентрации NaCl или КС1. Молекулярный вес этого фермента, состоящего из двух субъединиц, равен всего
лишь 36 ООО, что значительно меньше, чем у других известных ДНК-зависимых РНК-полнмераз. Между тем из комплекса ДНК—белок — мембрана того же организма была выделена и частично очищена полимераза со значительно более высоким молекулярным весом (300 000—400 000) и по своему отношению к соли отличающаяся от первого фермента (Chazan, Bayley, 1973). Более поздние исследования (Fitt et al., 1975) позволяют предположить, что в высокоочшценном состоянии оба фермента идентичны. Ни один из них не образует длинных цепей РНК- По-видимому, РНК-сиитезирующая система этих бактерий пока еще ие достаточно понятна.
1. Специфическое влияние катионов на ферменты
К наиболее изученным солям в отношении их действия на ферменты экстремально галофильных бактерий относятся NaCI и КС1 — главные соли, находящиеся соответственно вне и внутри клеток этих бактерий. Более половины исследованных до сих пор ферментов почти одинаково реагируют на эти две соли, тогда как остальные ферменты в присутствии КС1 обнаруживают значительно более высокую активность, чем в присутствии NaCI (Lanyi, 1974а). Ионы Li+ и NI-Lf1' также могут поддерживать активность некоторых ферментов экстремальных галофилоз. Особый интерес представляет так называемый «яблочный» фермент (малатдегидрогеназа декарбоксилирующая) Я. cutirubrum, обладающий оптимальной активностью в присутствии 1 М NH4C1, сохраняющий около 60% максимальной активности в присутствии 3 М КС1 и не обнаруживающий активности при любой концентрации NaCI вплоть.до 5 М (Cazzulo, Vidal, 1972).
Некоторые из ферментов, нуждающиеся для проявления активности в высоких концентрациях солей одновалентных катионов, могут активироваться значительно более низкими концентрациями солей двухвалентных катионов, например Mg2+ или Са2+, или поливалентными ионами, такими, как спермидин или спермин (Lanyi, 1974а). Примерами служат цитратсинтаза (Cazzulo, 1973) и аспартат — карбамоилтрансфераза (Norberg et al., 1973).
В прошлом исследователи ие всегда проводили четкие разграничения между действием солей на активность и стабильность ферментов: тем не менее это необходимо делать, чтобы интерпретировать влияние соли на активность фермента, особенно если опыт проводится в течение длительного времени. Иногда стабильность зависит от высоких концентраций солей в значительно большей мере, чем активность. Приведем один пример: актив-
ность аспартаттранскарбамилазы (АТКазы) Я. cutirubrum в
присутствии 3,5 М NaCl почти в четыре раза выше, чем в присутствии 2 М NaCl. Однако стабильность, если судить о ней по по-лупериоду жизни фермента (8 ч и 1 мин), отличается при этих двух концентрациях соли почти в 500 раз (Norberg et al., 1973). Наилучшим активатором малатдегидрогеназы из этого организма служит NH4CI, в то же время эта соль в гораздо меньшей степени стабилизирует фермент по сравнению с NaCl, который совсем неспособен активировать фермент (Cazzulo, Vidal, 1972). Хаббард и Миллер (Hubbard, Miller, 1969) также отметили, что разные соли оказывают противоположное действие иа активность и стабильность изоцитратдегидрогеназы Я. cutirubrum.
