Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
-Таким образом, мутанты, не способные к синтезу гистидина при низких температурах, могут быть выделены, если их фермент чувствителен к ингибир.овйнию по принципу обратной связи, особенно при низкой температуре. Если подобная причина утраты ¦функции при низкой температуре носит общий характер, то изменения чувствительности ферментов к ингибированию по принципу обратной связи также должны быть общераспространенным явлением. Не исключено, что это на самом деле так. Например, фруктозо-бисдифосфатаза из печени крысы ингибируется на 50% по принципу обратной связи под действием АМ‘Р в концентрации -.8 10—4 М при 46°С и в концентрации всего лишь 8 -10-6 М при 2°С . (Takita, Pogell, 1965), Другим примером может служить^ •аспартат-транскарбамилаза из Saccharomyces. cerevisiae, кото-" рая более чувствительна к ингибированию по принципу обратной связи под действием UTP при низкой температуре (3°С), чем при более высокой (Kaplan et а Г., 1967). Карбамоилфосфат-сиитаза из Salmonella typhimurium лучше активируется орнити-ном при 20, чем при 37°С (Abd-El-Al, Ingraham, 1969). Несмотря на то что изменение чувствительности ферментов к их эффекторам под действием температуры носит, по-видимому, общий характер, предсказать направление этого изменения невозможно. Как было отмечено выше, транскарбамилаза аспарагиновой
кислоты из 5. cerevisiae более чувствительна к подавлению при низкой температуре, в то время как сходные ферменты из Е, coli и 5. typhimurium по мере снижения температуры постепенно утрачивают чувствительность к ингибитору (СТР). Наконец, при очень низкой температуре (4°С) кривые, выражающие зависимость скорости реакций, катализируемых этими ферментами, от концентрации субстрата, имеют вид гиперболы (что характерно для нерегулируемого фермента), а не сигмоидную форму (что типично для регулируемого фермента при высокой температуре).' Изменение чувствительности регулируемых фермейтов с.температурой означает, что регуляция может быть оптимальной, только при какой-то одной температуре, выше и ниже которой' она нарушается. Как уже было продемонстрировано на примере мутантов, которые перестают синтезировать гистидин при низких температурах, при очень сильном нарушении регуляции нарушается функционирование фермента при низкой темпера-туре.
Мутации по генам, кодирующим рибосомные белки, также часто приводят к возникновению холодочувствительиого фенотипа (Guthrie et al., 1969; Tai et al., 1969; Bayliss, Ingraham, 1974). Штаммы с подобными мутациями не способны к сборке рибосом из субчастиц при низких температурах, и в клетках накапливаются недостроенные субчастицы, лишенные функциональной активности. При низких температурах рост такой культуры прекращается лишь постепенно, так как рибосомы, синтезированные до этого при высокой температуре, продолжают функционировать при низкой температуре.
Вполне вероятно, что общий механизм чувствительности к холоду, которая появляется в результате мутаций генов,-кодирующих рибосомные белки, а также генов, кодирующих регуляторные ферменты, связан с требованием точной конформации белков обоих классов. К изменениям конформации приводит, по-видимому, ослабление гидрофобных связей при низких температурах (Brandts, 1967).
Холодочувствительные мутанты все шире и шире используются (так же как в свое время термолабильные мутанты) для изучения внутриклеточных процессов, продукты которых не могут быть получены из окружающей среды (Ingraham, Neuhard, 11972; Ginther, Ingraham, 1974; Reid, 1971; Wehr et al., 1975; Waskell, Glaser, 1974). Биохимический механизм, лежащий в основе чувствительности модифицированных белков к холоду, остается неизвестным.
Вместе с тем показано, что чувствительность фагового лизо-цима к холоду обусловлена изменением энергии активации ферментативной реакции (Liebscher et al, 1974; Dauberschmidt et al., 1974).
Б. СОСТАВ ЛИПИДОВ И ПРОНИЦАЕМОСТЬ МЕМБРАН ПРИ НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
Влияние температуры на состав липидов пойкилотермных животных .известно уже давно. Как правило, с уменьшением температуры содержание ненасыщенных жирных кислот в липидах возрастает. То же самое справедливо для бактерий (табл. 3.4), в которых жирные кислоты сосредоточены в основном в фосфолипидах мембран. Это общераспространенное-явление следует рассматривать как гомеостатный механизм. Переход от жидкого к кристаллическому состоянию протекает при более низкой температуре у тех фосфолипидов, которые содержат больше ненасыщенных жирных кислот (Byrne, Chapman, 1964); возрастающее количество ненасыщенных жирных кислот по мере уменьшения температуры роста может обеспечивать оптимальную степень текучести липидных компонентов клеточной мембраны (Farrell, Rose, 1967; Chapman, 1967).
Таблица 3.4
Влияние температуры роста на жирнокислотный состав (%) клеток Escherichia coli ML 30, культивируемых на минимальной среде с глюкозой и собранных во время экспоненциальной фазы роста (Магг, Ingraham, 1962)
Температура, Зс
Жирная кислота 10 15 20 25 30 35 40 43
