Перспективный продуцент хитиназы - бактерия Vibrio sp.X.
Шелегедин Владимир Николаевич - доцент кафедры биофизики СПбГТУ
Абсолютно необходимая жизнедеятельность микроорганизмов для осуществления глобального круговорота веществ на Земле может стать причиной неприятных (и даже катастрофических) явлений для человека.
Так, известны процессы усиленного разрушения металлических конструкций (биокоррозия), фундаментов сооружений и т.д., где существенную роль играют микроорганизмы. В данном случае мы не затрагиваем санитарные проблемы. В качестве конкретного примера можно привести факты разрушения защиты берегов реки Луги (обваловки) от попадания техногенных вод с территории комбината "Фосфорит".
Кафедра "Биофизики" СПбГТУ участвовала в работах, проводимых Горным институтом под руководством проф. Дашко Р.Э., по изучению влияния жизнедеятельности природных сообществ микроорганизмов в пределах техногенной зоны этого комбината на качество грунтовых вод, почвы и грунта.
В процессе этой работы была выделена бактерия, идентифицированная как представитель рода Vibrio и обладающая высокой способностью к гидролизу полисахарида хитина.
На агаризованной питательной среде с коллоидным хитином скорость развития зоны гидролиза полисахарида вокруг растущей колонии этой бактерии (названной Vibrio sp.X) в 2,5 раза выше, чем вокруг контрольной бактерии. В качестве контроля была взята бактерия рода Serratia, штамм Serratia marcescens 218 (бактерии этого рода используют в биотехнологической промышленности в качестве продуцентов хитиназы - комплекса ферментов, благодаря которым хитинолитические организмы способны использовать хитин в качестве ростового субстрата, гидролизуя полисахарид до ди- и моно-аминосахаров).
Vibrio sp.X почти в три раза быстрее накапливает свою биомассу на природном хитине (не подвергшимся предварительной химической обработке), чем Serratia marcescens 218, показывая высокие выходы хитиназной активности в культуральной жидкости.
На данный момент ростовые характеристики и некоторые свойства выделенной бактерии изучены [1,2,3] и продолжают изучаться. В процессе роста Vibrio sp.X секретирует в ростовую среду по крайней мере четыре белка, имеющих отношение к гидролизу хитина, причем, их количественные выходы изменяются в зависимости от фазы роста.
В первом приближении эти белки идентифицированы по специфичности действия на хитин, исследованы их некоторые свойства, известны методические особенности их выделения. Одним из интересных свойств, которым обладает Vibrio sp.X - это способность накапливать в ростовой среде деацетилазную активность в отношении хитина.
Известно, что деацетилирование хитина трансформирует его в другую форму, называемую хитозаном. Благодаря своим свойствам этот полисахарид вызывает повышенный интерес в химической и биотехнологической сфере. Важным в данном случае является то, что деацетилазная активность наблюдается вне клетки бактерии, что упрощает в случае необходимости выделение фермента - деацетилазы.
На фотографии вокруг бактерий видны зоны просветления из-за гидролиза коллоидного хитина
Наконец, отметим еще одно возможное использование выделенной бактерии. Организмы, обладающие хитиназной активностью, рассматриваются как потенциальные агенты для биозащиты растений (возможно и животных) от грибковых заболеваний.
Известно, что многие виды грибов (патогенные в том числе) в структуре мицелия содержат хитин, поэтому разрушение его хитиназами приводит грибы к гибели.
На зкспериментальной базе института защиты растений (ВИЗР) в г. Пушкине совместно с его сотрудниками были проведены испытания Vibrio sp.X на антигрибковую активность, которые дали положительные результаты.
Совместное культивирование бактерии и выбранных патогенных видов грибов приводило к гибели последних. Таким образом, бактерия Vibrio sp.X может рассматриваться как продуцент ферментов хитиназы и деацетилазы, более перспективный, чем применяющиеся в настоящее время, а также как объект, на основе которого возможна разработка средств против патогенных грибов.
Литература