Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Оболочки Е. coli и других грамотрицательных бактерий содержат белки, комплексно связанные с липополисахаридами (которые отсутствуют у экстремальных галофилов). Наличие истинных гликопротеидов характерно для клеток эукариот, а среди прокариот оно доказано только для Я. salinarium и Я. halobium (Mescher, Strominger, 1976 а, b; Koncewicz, 1972). Гликопротеид является основным компонентом поверхностного слоя Я. salinarium. При его отсутствии или тогда, когда его гликозилироваиие блокировано в результате обработки бактерий бацитрацином, клетки теряют свою палочковидную форму и становятся шарообразными (Mescher, Strominger, 1976 b). Вероятно, для поддержания -формы этих клеток необходим целостный гликопротенд.
Липиды оболочек экстремальных галофилов обладают уникальными свойствами, отличающими их от всех остальных липидов биологического происхождения. Они вызывают особый-интерес, так как указывают на весьма необычные биохимические характеристики этих микроорганизмов, а также позволяют, вероятно, объяснить некоторые из их реакций иа высокие концентрации солей в окружающей среде. Почти все липиды Я. cutirubrum находятся в клеточной оболочке (Kushner et al., 1964). К основным-компонентам этих липидов относятся дифитанилэфирный аналог фосфатидилглицерофосфата (63% общего содержания липидов) и гликолипидсульфата (23% общего содержания липидов; Kates, 1972). Наряду с указанными полярными липидами оболочки этих и других экстремально галофильных палочек ir кокков содержат неионные липиды, такие, как красные С5о-каро-тиноидные- пигменты; бактериоруберины и сквалены, а также фитоен, ликопин, p-каротин, витамин МК8 и ретииаль, являющийся зрительным пигментом сетчатки глаза позвоночных (Kushwa-ha et al., 1974, 1976, 1975a; Kates, 1972; Kates, Kushwaha, 1976;, Plachy et al.,- 1974). Большинство липидов экстремально галофильных палочек и кокков представляют собой изопреновые соединения; жирные- кислоты встречаются у них лишь в микроколичествах (Kates et al., 1966), что объясняется, вероятно, очень
низкой активностью синтазы жирных кислот у этих организмов и ее ингибированием высокими концентрациями солей (Pugh et al., 1971).
В настоящее время активно исследуются пути биосинтеза липидов клетками Я. cutirubrum. Образование С4о-каротинов протекает по пути, который сходен, но не идентичен пути их синтеза у высших растений (Kushwaha et al., 1976а). Изменения в составе среды выращивания галобактерий могут приводить к изменению пути образования липидов (особенно пигментированных) (Goch-nauer et al., 1972; Kushwaha et al., 1974). Совсем недавно было обнаружено,, что никотин ингибирует синтез С50-бактериорубери-нов (Kushwaha, Kates, 1976). Особенности образования бактерио-руберинов после удаления ингибитора позволяют предположить, что эти пигменты образуются из С4о-каротина (ликопина).
Такой необычный состав этих липидов до недавнего времени служил биохимическим «ключом» для обнаружения экстремальных галофилов. Экстремально галофильные палочки и кокки характеризуются наличием липидов с диэфирной связью и отсутствием жирных кислот и мукопептидиых компонентов. Наоборот, отсутствие липидов с диэфирной связью и наличие жирных кислот и мукопептидных компонентов оказались полезными признаками, позволившими выявить в коллекциях культур те микроорганизмы, которые считались экстремальными галофилами, но на самом деле были умеренными галофилами или солетолерантиыми организмами (Kates et al., 1966; Novitsky, Kushner, 1975; Komaratat, Kates, 1975). Однако экстремально галофильиый актиномицет Actinopolyspora halophila (Gochnauer et al., 1975) составляет исключение из этого правила. Он требует для своего роста по крайней мере 10%-ной концентрации NaCI (что считается весьма низкой концентрацией для экстремальных галофилов), но имеет липиды, похожие на липиды мезофилов (фосфолипиды со сложно-эфирными связями и жирные кислоты), а также мукопептидные компоненты (о чем свидетельствует присутствие диаминопимели-новой кислоты и чувствительность к лизоциму). Можно считать, что отмеченные выше биологические особенности присущи только галобактериям и галококкам.
Липиды экстремально галофильных палочек и кокков отличаются необычно высокой кислотностью, так как основные группы содержатся в них в небольших количествах или совсем отсутствуют. Данные титрования белков оболочек (Brown, 1965) позволили предположить, что их кислые группы расположены на поверхности либо вблизи от нее, в то время как основные группы находятся под поверхностным слоем и в этом случае они вполне могут реагировать с кислыми группами фосфолипидов (Brown,
1976). Таким образом, кислотность фосфолипидов может активно содействовать возрастанию кислотности белков оболочки и уве-
личивать тенденцию к взаимному отталкиванию между отрицательно заряженными группами последней.
Проведены широкие исследования физического состояния липидов в оболочках Я. cutirubrum или в искусственных дисперсных системах липидов, выделенных из этих оболочек, с использованием флуоресцентного зонда или спиновой метки. Используя стеариновую кислоту с нитроксидной меткой, связанной с различными атомами углерода таким образом, что метка могла проникать на разные расстояния в глубь оболочки или двойного липидного слоя, Эссер и Ланьи (Esser, Lanyi, 1973) обнаружили, что окружение искусственного двойного слоя было значительно более подвижным, чем окружение оболочки. В последней окружение оказалось более подвижным только в узкой центральной части липидного двойного слоя, при этом текучесть менялась с изменением температуры. По данным этих авторов, соотношение липидов и белков в этих оболочках составляет менее 0,2, что является необычно низким для бактериальных оболочек. Иными словами, содержание белка в них выше, чем во многих других мембранах. По мнению указанных авторов, белковые молекулы определяют иммобилизацию всех липидов, за исключением тех, которые расположены в центральной части. Почти по всей глубине двойной слой имеет высокоупорядоченную структуру. И действительно в этом случае отмечалось наибольшее по сравнению с любой другой биологической мембраной ограничение подвижности спиновой метки. По-видимому, только в очень немногих известных биологических мембранах (примером могут служить саркоплазматиче-ские пузырьки), имеют место такие же сильные белок-липидные взаимодействия в двойном липидном слое. Сравнение поведения флуоресцентных зондов, перилена и 8-анилинонафталинсульфо-кислоты в липидных дисперсных системах и пузырьках оболочки также говорит в пользу того, что мембранные белки Я. cutirubrum иммобилизуют большую часть всей липидной фазы (Lanyi, 1974b).
