Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
являются периплазматическими. Кроме того, некоторые ферменты, участвующие
в синтезе нуклео-тиддифосфатуглезодов, связаны с мембраной и неизвестно,
могут ли продукты этих реакций находиться в свободном состоянии в
цитоплазме.
Затем углеводные остатки последовательно переходят от нуклеотида на
липидный переносчик, которым обычно служит изопреноидный алкогольфосфат
(С50-С6о), активированный при переносе сахарофосфата. Так образуются
олигосахаридные блоки (от тетра- до октасахаридов), из которых путем
последовательного их присоединения к редуцирующему концу цепи и
образуется полисахарид. Точный механизм удлинения цепи и высвобождения'
полимера неизвестен. Однако участие изо-преноидных липидов не является
обязательным: например,
они не обнаружены у Azotobacter, синтезирующего альгинат. В тех
организмах, где эти липиды присутствуют, контроль за синтезом
экзополисахаридов может осуществляться за счет изменения доступности
таких липидных переносчиков, которая в свою очередь может регулироваться
изменением соотношения между свободным спиртом и фосфатом. Регуляция
путем де-фосфорилирования требует наличия ATP-зависимой киназы для
реактивации свободного спирта. Сбб-изопреноид-алкоголь-кина-за
ингибируется антибиотиком моеномицином. По-видимому, большинство клеток
обладает достаточным количеством изопре-ноидных липидов для
одновременного осуществления всех необходимых реакций синтеза, но если их
не хватает, то полиса-
Материалы и биотехнология
231
хариды будут синтезироваться только в позднюю логарифмическую фазу или
при низкой, температуре. Антибиотик бацитра-дин эффективно связывается с
изопреноидными липидами, так что они не могут участвовать в биосинтезе. У
мутантов с повышенной резистентностью к этому антибиотику часто
наблюдается более интенсивный синтез полисахаридов. Отмечено, что у
мутантов, неспособных синтезировать пептидогликаны, образуется больше
липидов, нужных для синтеза экзополисахаридов, По-видимому, потребность в
изопреноидных липидах при биосинтезе полисахаридов можно представить в
виде следующего ряда: пептидогликан>липополисахарид>экзополисаха-
рид.
В синтезе экзополисахаридов могут участвовать различные типы липидных
переносчиков, а для синтеза гетерополисахаридов иногда требуется не один
вид переносчиков. Модификации полимера, например О-ацетилирование или
присоединение пи-руваткеталей, возможны до тех пор, пока он еще связан с
липидным переносчиком. Ацетилирование не является обязательным этапом;
его отсутствие может быть связано с тем, что в системе нет
соответствующих ацетилаз либо достаточного количества предшественника,
предположительно ацетил-СоА. При синтезе бактериального альгината
ацетильные остатки, связанные в его молекулах с остатками D-маннуроновой
кислоты, должны вводиться до эпимеризации; было высказано предположение,
что эти ацетильные группы способны предотвращать эпимеризацию.
Соотношение пируват/ацетат в ксанта-новых камедях сильно различается, и
процесс модификации полимера должен включать механизм, обеспечивающий эти
различия. Неизвестно, является ли присоединение пирувата одно- или
многоступенчатым процессом; неизвестно также, зависит ли этот процесс от
внутриклеточной концентрации фос-фоенолпирувата. Полимер ксантан может к
тому же состоять из содержащих и не содержащих остатки пирувата цепей в
различных соотношениях.
Механизм высвобождения полимера из комплекса с липидным переносчиком до
сих пор подробно не изучен. Видимо, какую-то роль здесь играет лигазная
реакция, в ходе которой полимер освобождается и связывается с клеточной
поверхностью. Обычно после экскреции полисахариды остаются связанными с
клеточной стенкой; местом присоединения может служить какой-либо наружный
мембранный белок. Очевидно, существует определенное число мест
связывания, после насыщения которых избыток полисахарида выделяется уже в
виде слизи. Возможно также, что места связывания "приспособлены" к
полимеру определенного размера. По-видимому, слизистые мутанты образующих
капсулы бактерий либо не имеют
232
Глава 5
фермента киназы, либо лишены самих мест связывания. Точная локализация
мест связывания неизвестна, однако процесс ькскреции должен включать
перемещение полимера от места его синтеза - цитоплазматической мембраны -
к месту его конечной внеклеточной локализации; для этого гидрофильная
молекула должна пройти сквозь гидрофобную мембрану. Высказывалось
предположение, что у грамотрицательных организмов местом выхода
полисахаридов могут быть участки адгезии (сайты Байера), где внутренняя и
наружная мембраны соединяются друг с другом. Однако ни механизм этого
явления, ни способы его регуляции до сих пор не известны.
5.4.6. Подходы к усовершенствованию производства микробных
полисахаридов
Использование микроорганизмов для получения промышленно ценных
полисахаридов можно сделать более эффективным с помощью следующих
усовершенствований: 1) увеличения скорости образования полисахаридов и
