Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
ной аминокислоты с соответствующей тРНК, которое приводит к образованию устойчивого комплекса.
Как показали дальнейшие исследования, наиболее важными термолабильнымп компонентами следует считать, сами ферменты, т. е. глутампл- и пролил-тРНК — синтетазы. Субклеточные компоненты М. cryophilus смешивали с субклеточными компонентами мезофилы-юго и термофильного организмов, после чего определяли их амииоацилирующую активность и влияние на^ нее температуры 30°С (Malcolm, 1969b). Как видно из табл. 3.2, инкубация глутамил-тРНК—синтетазы психрофильного микроорганизма при 30°С в течение 10 мин приводила к быстрой инактивации этого фермента. Аналогичная обработка тРНК психрофила-снижала степень ее связывания с глутаминовой кислотой. Тем не менее полное амииоацилирование той же тРНК может протекать в присутствии соответствующей синтетазы мезофильного или термофильного организма. Следовательно, если в молекуле тРНК и происходят какие-то изменения, то они не влияют на ее узнавание глутамил-тРИК—синтетазой. Аналогичные результаты были получены для пролил-тРНК — синтетазы.
При изучении структуры субъединиц термолабильной глута-мил-тРНК — синтетазы были обнаружены изменения, которые происходят в ней под действием температуры (Malcolm, 1969а). В результате инкубации при 30°С в течение 20 мин фермент не-
Таблида 3.2
Связывание глутаминовой кислоты с тРНК в гетерологичных системах1)
Фермент тРИК Активность, Активность,
мкмоль-мг-1-ч-1 %
п п 28,2 ' 100
м п 26,1 100
т п 18,0 100
п (П) 14,7 52
м (П) 30,0 115
т (П) 19,4 108
(П) п 14,4 51 .
(П) м 14,7 52
(П) , т 11,7 42
*) Фракции ферментов и тРНК получены из: психрофила М. cryophilus — П, мезофила В. colt — М, термофила В. stea-rolliermopliilus — т. Символ в скобках, например (П), означает, что компонент предварительно инкубировали в буфере, содержащем ионы, при 30°С в течение 10 мин, а затем определяли активность при 18°С. Активность выражена либо в микромолях связанной аминокислоты на 1 мг белка в 1 ч, либо в процентах активности, отмеченной для гомологичной или гетерологичиой системы в отсутствие предварительного нагревания (Malcolm, 1969b).
обратимо диссоциирует на субъединицы, которые лишены каталитической активности. В то же время этот же фермент из относительно термостабильного штамма М. cryophilus был гораздо более устойчив к диссоциации под действием нагревания.
Растворимая субклеточная фракция психрофильной культуры
С. gelidci также содержит, по-видимому, термолабильные компоненты, так как в присутствии фракции S-100 синтез 14С-полнфе-нилаланина на матрице poly (U) прекращался через 30 мин при 35°С (Nash et al., 1969). Оказалось, что и в этом случае термолабильными компонентами являются амииоацил-тРИК— сиитета-зы. Нагревание при 35°С в течение 30 мин полностью инактивировало глицил-, изолейцил- и треоиил-тРНК—синтетазы, в то время как гистидил-, метионил- и фенилаланил-тРНК — синтетазы утрачивали при этом по меньшей мере 60% своей активности. Активность шести других синтетаз почти или совсем не менялась, но по крайней мере две из них инактивировались на 70—100% при тон же температуре, если они предварительно были частично очищены.
Неодинаковое действие относительно умеренной температуры на различные микроорганизмы, растущие при низких температурах, было продемонстрировано на примере М. cryophilus, В. psy-chrophilus и В. insoliius, первый из которых содержит термола-бильные синтетазы, а два других — нет (Bobier et al., 1972). Активность большинства аминоацил-тРНК— синтетаз из двух последних микроорганизмов при 30°С была даже по меньшей мере в три раза выше, чем при 5°С. Активность остальных ферментов возрастала по крайней мере в 2,5 раза, а активность лей-цил-тРНК'—синтетазы из В. psychrophilus и серил-тРНК — сип-тетазы из В. insoliius увеличивалась соответственно в 1,6 и 1,8 раза. Кроме того, биосинтез белков в присутствии растворимых субклеточных компонентов многих других психрофилов при относительно умеренных температурах не подавляется. Например, фракция надосадочной жидкости из Pseudomonas 412, полученная после центрифугирования при 150 000 g, не инактивируется после инкубации при 37°С (Szer, 1970).
Б. МОДИФИКАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР
Воздействие относительно невысоких температур может приводить к модификации структурных компонентов микроорганизмов, растущих при низких температурах. Иногда происходят существенные изменения тонкой структуры4 микроорганизмов. В других случаях наблюдаются физиологические нарушения, вызванные структурными изменениями. Как было показано при изучении психрофильного микроорганизма Vibrio psychroerylhrus (D’Aoust, Kushner, 1972) с помощью электронного микроскопа,
после инкубации клеток при 37°С в течение 2 ч (D’Aoust, Kushner, 1971) компоненты клеточной стенки разрушаются и, по-видимому, выделяются в виде пузырьков, что свидетельствует о тер-молабильиости наружных слоев. Далее если не отмечали значительной деградации клеточных стенок, обычная трехслойная структура мембран отсутствовала.
