Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Насыщенная
Миристиновая v 3,9 3,8 4,1 3,8 4,1 4.7 6,1 7,7
Пальмитиновая 18,2 21,9 25,4 27,6 28,9 31,7 37,1 48,0
Метиленгексадекановая 1,3 1,1 1,5 3,1 3,4 4.8 3,2 11,6
Ненасыщенная 0 0 0 0 .0 0 0 3,7
Гексадеценовая 26,0 25.3 24,4 23,2 23.3 23,3 28,0 9,0
Октадеценовая 37,9 35.4 34,2 35,5 30.3 24,6 20,8 -12,2
Имеются прямые доказательства в пользу того, что мембраны с более высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот лучше функционируют при низкой температуре (Wilson et al., 1970). Культуру Е. coli, ауксотрофную в отношении ненасыщенных жирных кислот, выращивали на среде с олеиновой кислотой (содержащей одну ненасыщенную связь) и на среде с лино-левой кислотой (две ненасыщенные связи); этн две кислоты служили источником ненасыщенных жирных кислот. Графики Аррениуса, характеризующие поглощение |3-галактозпдов .и р-глюкозидов этими клетками, носят двухфазный характер. На
графике, построенном для клеток, которые росли в присутствии олеиновой кислоты, угол наклона кривой резко увеличивался при температуре ниже 13°С, а в случае клеток, культивируемых на среде с лииолевой кислотой, — при температуре ниже 7°С. Хотя линолевая кислота и не является обычным компонентом бактериальных' липидов, эти результаты показывают, что мембрана может функционировать при более низкой температуре благодаря возрастанию количества ненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах мембраны. В аналогичной серии опытов Уилсон и Фокс (Wilson, Fox, 1971) использовали пять разлить 1 ных источников жирных кислот. Они установили, что точка перегиба кривой на графике Аррениуса, характеризующем поглощение клетками данного соединения, снижается вместе со степенью неиасыщенности добавляемой жирной кислоты. Кроме того, они показали, что включение ненасыщенных жирных кислот происходит быстрее при более нйзких температурах роста. Шайрер и Оверат (Schairer/ Overate,г 1969) обнаружили, что температурная характеристика поглощения связана со степенью текучести мембраны, которая регулируется поступлением жирных кислот. Таким образом, можно с достаточной уверенностью считать, что степень текучести мембраны определяет ее функциональную способность и что ‘наблюдаемые изменения в жирнокислотном составе бактериальных липидов, вызванные повышением или снижением температуры роста, действительно представляют собой гомеостатный механизм. Интересно, что мутанты 5. typhimurium, более быстро растущие при 15°С, действительно имеют изменения в своем липидном составе (Vinopal, 1972).
Развивая тезис относительно того, что возрастающее содержание ненасыщенных жирных кислот в липидах мембраны позволяет ей лучше функционировать при низких температурах, можно сделать следующий вывод: минимальная температура роста определяется тем, что клетка не способна синтезировать ‘более высоко ненасыщенные жирные кислоты. Однако результаты некоторых опытов противоречат этой гипотезе. Шоу и Ингрэм (Shaw, Ingraham, 1965) подобрали состав среды, на которой клетки Е. coli росли (по крайней мере в течение некоторого времени) при 12°С, причем их липидный состав был типичен для клеток, растущих при 37°С. Кроме того, мутанты Е. coli, культивируемые в условиях, при которых в них не могло увеличиваться содержание ненасыщенной жирной ^uc-вакциновой кислоты, совершенно нормально росли при умеренно низкой для этой бактерии температуре 15°С (Gelman, Cronan, 1972).
Биохимические механизмы, при помощи которых бактерии изменяют свой жирнокислотный состав в ответ на изменение температуры, были изучены у Е. coli и у бацилл. Существует в основном два механизма, посредством которых температура спо-
собна регулировать соотношение жирных кислот в мембранах/ Температура либо влияет на включение жирных кислот в мембрану, либо воздействует на соотношение синтезируемых насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Первый из этих механизмов осуществляется в клетках Е. coli (Simensky, 1971). Отношение между олеиновой и стеариновой кислотами, которые включаются в фосфолипиды Е. coli из среды, увеличивается по мере снижения температуры роста. Такие же результаты были получены в опытах in vitro (табл. 3.5); ' сравнение скоростей
Таблица 3.5
Влияние температуры на активность трансацети лазы в бесклеточных экстрактах Е. coli (Simensky, 1971)
Соотношение между пальмитиновой и олеи
Температу новой кислотами в фосфатидной кислоте
ра инкуба
ции, °С рост клеток при 20°С рост клеток при 37°С
10 0,382 0,310
30 . 0,567 0,582
трансацилирования пальмитил-СоА и олеин-СоА показало, что но мере снижения температуры предпочтение все больше отдается ненасыщенной жирной кислоте. Этот эффект определяется исключительно температурой, при которой проявляется активность фермента, а не температурой, при которой он синтезируется. Таким образом, в случае Е. coli под воздействием температуры происходит регуляция специфичности ферментативной активности, а не изменение набора клеточных ферментов. ' Вместе с тем у бацилл температура контролирует жирпокис-лотный состав клеточной мембраны, изменяя соотношение синтезирующихся насыщенных и ненасыщенных жирных кислот; в свою очередь это воздействие осуществляется при помощи регуляции количеств различных ферментов биосинтеза (Fulco, 1969, 1970). Примером такого типа регуляции может служить спорообразующая бактерия Bacillus megaterium, которая не синтезирует ненасыщенные жирные кислоты во время роста при 30°С или выше, но превращает пальмитиновую кислоту в ненасыщенную при температуре около 20°С. Оказалось, что соответствующая «десатураза» жирных кислот отсутствует в клетках, растущих при 30°С, но быстро индуцируется,' если - уменьшить температуру культивирования до 20°С; 1 при этом количество образовавшегося фермента намного превышает его уровень в культурах, которые постоянно находились при 20°С (Fulco, 1970). Если клетки опять содержать при температуре 30°С, то индуцированный фермент быстро теряет активность-'in, vivo.
