CC BY
26
БИОЛОГИЯ
УДК 576.8.576.852.2
ВЛИЯНИЕ АМИНОКИСЛОТ И СЛОЖНЫХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ И КАРОТИНОГЕНЕЗ RHODOCOCCUS SP
© 2006 г Г.Я. Дараселия
The field with corn extract, cistein and valin, appeared to be the best from all tested aminoacids and compound of nitrogen combination, as the source of nitrogen for growth and karotinogenesis.
From this field it was possible to get 54, 40 and 30 mg/1 of karotinoid.
Использование микроорганизмов для получения физиологически активных веществ, в том числе каро-тиноидов, в масштабах промышленного производства требует всестороннего и обстоятельственного изучения физиологии этих культур.
Многими исследователями установлено, что биосинтез каротиноидов микроорганизмами в значительной степени зависит от состава среды и условий культивирования, однако, несмотря на многочисленные исследования микробиологического синтеза кароти-ноидов, в литературе встречается очень мало работ, посвященных изучению влияния отдельных компонентов среды на рост и биосинтез каротиноидов продуцентов этих веществ, в частности родококками.
Кроме того, закономерности, установленные для одного представителя вида, не всегда удается полностью перенести на другие штаммы этого вида. В зависимости от физиологических особенностей культур микроорганизмов, необходимо подбирать оптимальный для конкретного представителя состав питательной среды.
В настоящей работе изучали влияние аминокислот и сложных (комплексных) органических азотсодержащих веществ на рост и каротиногенез ИИо^соссш Бр.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования служил мутант ИИо^сос-сиБ Бр, полученный нами ранее методом химического мутагенеза и ступенчатой селекции [1]. Культивирование штамма проводили на жидкой питательной среде [2], в которую вносили азотсодержащие соединения из расчета 60 мг азота. В качестве контроля использовали ту же среду с мочевиной. Определение количества каротиноидов проводили по методике, описанной ранее [2, 3]. Количество каротиноидов рассчитывали на 1 г сухой биомассы и на 1 л культурной жидкости.
Результаты и обсуждение
В табл. 1 представлены данные о влиянии аминокислот на рост и каротиногез ЯИо^соссиБ Бр. Из 20 испытанных аминокислот за исключением глютами-новой кислоты прирост биомассы снижался от 9,5 до 83 % по сравнению с контролем. Что касается процесса пигментогенеза, то здесь за исключением лизина, норвалина, Р-фенил- Р-аланина, лейцина и глютаминой кислоты данный процесс стимулируется на 11-185 % против контроля (табл. 1).
Таблица 1
Влияние аминокислот на рост и каротиногенез Rhodococcus sp
Источник Сухая биомасса Каротиноиды
азота г/л % к контролю мг/л % к контролю мг/л % к контролю
Б, Ь - Лейцин 7,6 -9,5 20,52 -10,8 2,70 -1,45
Глютаминовая кислота 9,2 +9,5 23,18 +0,69 2,52 -8,02
Ь-Аспарагин 4,8 -43,0 17,90 -22,3 3,73 +36,13
Б, Ь - Валин 7,6 -9,5 30,63 +33,0 4,03 +49,08
Ь - Аргинин 2,8 -66,7 9,07 -60,6 3,24 +18,24
Ь -Орнитин 3,6 -57,2 12,35 -46,3 3,43 +25,18
Ь -Цистеин 5,2 -38,1 40,66 +76,6 7,82 +185,4
Гликокол 2,8 -66,7 12,40 -46,1 4,43 +61,67
Ь - Гистидин 2,0 -76,2 9,90 -56,9 4,95 +80,65
Б, Ь - Алании 2,8 -66,7 9,66 -58,0 3,45 +25,9
Б, Ь-Фенил-Аланин 1,4 -83,4 6,86 -70,1 4,90 +78,8
Б, Ь -Триптофан 1,6 -81,0 8,96 -61,0 4,35 +58,7
Б, Ь - Серин 2,0 -76,1 9,20 -60,0 4,60 +67,8
Б, Ь -Норвалин 3,6 -57,2 9,14 -60,2 2,54 -7,29
Б, Ь -Треонин 2,0 -76,2 7,00 -69,5 З,50 +27,73
Б,Ь-Норлейцин 2,0 -76,2 6,12 -73,4 3,06 +11,67
Б, Ь Аспарагиновая 2,8 -66,7 9,69 -57,9 3,46 +26,27
Б, Ь - Лизин 6,0 -28,6 13,8 -40,0 2,30 -16,05
Б, Ь -Метионин 2,3 -72,7 10,45 -54,6 4,54 65,69
Контроль (мочевина) 8,4 0 23,0 0 2,74 0
В литературе распространено мнение, что лейцин и валин являются специфическими стимуляторами каро-тиногенеза у некоторых грибов [4, 5]. Однако на
М. phlei подобного эффекта не было обнаружено; более того, испытанные аминокислоты были менее эффективны, чем мочевина [6]. Что касается культуры Rhodococcus sp аминокислоты валин и цистеин стимулировали каротиногенез на 47 и 185 % соответственно по сравнению с контролем. По-видимому, в данном случае продукты превращения глюкозы, сахарозы идут в основном на конструктивные цели - прирост биомассы, а углеродный скелет валина и цистеина после деза-минирования включается в молекулу предшественников каротиноидов. Следует отметить также, что величина C/N сама по себе, по-видимому, еще не определяет количества накапливающихся пигментов. Основную роль играет абсолютная концентрация источника углерода и не значение C/N, а количество доступного азота в среде [7].
В следующих опытах изучали влияние некоторых органических (комплексных) соединений азота на рост и биосинтез каротиноидов (табл. 2). Как видно из табл. 2, органические соединения по-разному влияли на рост и каротиногенез культуры. Максимальное количество биомассы (18,3 г/л) и каротиноидов (54,2 г/л) накапливалось на среде с кукурузным экстрактом и превышало контроль на 92 и 111 % соответственно. Остальные источники азота не оказывали существенного влияния и порой уступали контролю.
Таким образом, можно заключить, что из испытанных источников азота для роста и каротиногенеза Rhodococcus sp оказались среды с кукурузным экстрактом, цистеином и валином, при которых накапливалось 54, 40 и 30 мг/л каротиноидов соответственно.
Литература
1. Дараселия Г.Я., Даушвили Л.П. Штамм бактерий Mycobacterium rubrum штамм 44 - продуцент каротиноидов: А. с. № 1071636, СССР, 1982.
Астраханский государственный технический университет
Таблица 2
Влияние сложных органических азотсодержащих веществ на рост и каротиногенез КЬо^соссш «р.
Сухая биомасса Каротиноиды
Источник г/л % к мг/л % к мг/л % к
азота контролю контролю контролю
Гидролизат 37 -61,07 10,20 -60,23 2,75 +1,85
казеина
Бульон Хоттенгера 3,7 -61,05 10,20 -60,23 2,75 + 1,85
Кукурузный экстракт 18,3 +92,63 54,20 +111,30 2,69 -0,10
Пептон 4,45 -53,15 13,7 -46,58 3,08 +14,7
Рыбный 9,3 -2,10 24,03 -6,31 2,58 -4,44
гидролизат
Комплекс "В" 10,1 +6,31 16,16 -36,9 1,60 -40,74
Контроль (мочевина) 9,5 0 25,65 0 2,70 0
2. Дараселия Г.Я. // Микробиол. журн. 1979. Т. 41. Вып. 6. С. 14-16.
3. Дараселия Г. Я. // Микробиология. 1982. № 6. С. 968972.
4. Goodwin T.W. The Biochemistry of the Carotenoids. London; NewYork, 1980. Р. 737.
5. Goodwin T.W., Jamikorn M. // Biochem J. 1956. Vol. 62. P. 275-281.
6. Позднякова А.И. Биосинтез каротиноидов в условиях глубинного культивирования: Автореф. дис... канд. биол. наук. Л., 1973.
7. Бобкова Т.С., Работанова И.Л. // Микробиология. 1967. Т. 36. № 6. С. 947-952.
1 ноября 2005 г
