Метилотрофные бактерии
Метилотрофные бактерии
БИОТЕХНОЛОГИЯ
МЕТИЛОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ — ИСТОЧНИКИ ИЗОТОПНО — МЕЧЕННЫХ 2Ни 13САМИНОКИСЛОТ.
О.В. МОСИН.
Столичная муниципальная академия узкой хим технологии им. М.В. Ломоносова, 117571.
Исследована возможность использования разных штаммов метилотрофных микробов для получения аминокислот, меченных размеренными изотопами 2Н и 13С, как секретируемыми в культуральную жидкость в процессе ферментации штаммов-продуцентов, так и выделяемыми из гидролизатов суммарного белка биомассы. Представлены данные по адаптации L-фенилаланин-продуцирующего штамма факультативных метилотрофных микробов Brevibacterium methylicum к ростовым средам, содержащим 2 об.% С2Н3О2Н и 98 об.% 2Н2О и биосинтезу L-фенилаланина. Для L-лейцин-продуцирующего штамма облигатных метилотрофных микробов Methylobacillus flagellatum проведено культивирование на среде, содержащей 1 об.% 13СН3ОН и 99 об.% Н2О. Уровни изотопного включения 2Ни 13С в аминокислоты были исследованы способом масс-спектрометрии электрического удара в виде метиловых эфиров N-диметиламинонафталин-5-сульфонильных (дансильных) производных аминокислот и бензилоксикарбонильных производных (Z-производных) аминокислот. Наибольшие уровни включения размеренных изотопов 2Н-и 13С в аминокислоты при росте метилотрофных микробов на средах, содержащих 2 об. % СН3ОН и 98 об.% 2Н2O, и 1 об.% 13CH3OH и 99 об.% Н2О составляют 97,5% и 95% соответственно.
Ключевики: Постоянные изотопы. — Brevibacterium methylicum. — Methylobacillus flagellatum. — Культивирование на 2Н2О. — Изотопно-меченные аминокислоты.
ВВЕДЕНИЕ
Разработка путей биосинтетического получения аминокислот, меченных 2Н и 13С является животрепещущей задачей для современной биотехнологии. Цена приобретенных таким методом изотопно меченных соединений существенно ниже, чем химически синтезированных, что представляет энтузиазм для поиска новых штаммов — продуцентов аминокислот, способных к росту и биосинтезу на изотопно-меченных средах.
Комфортными и дешёвыми источниками изотопно-меченных аминокислот могут быть метилотрофные бактерии, биотехнологический потенциал которых в текущее время общепризнан [1,2]. Субстратом для роста метилотрофов при получении меченных аминокислот является метанол (либо его меченные аналоги С2Н3О2Н/13СН3ОН), и другие низкомолекулярные соединения, к примеру, тяжёлая вода (2Н2О) [3]. Но, высочайшие концентрации 2Н2О в ростовой среде могут вызвать ингибирование роста и развития метилотрофов [3]. Невзирая на нехороший биостатический эффект, оказываемый тяжёлой водой на клеточки, некие бактерии устойчивы к высочайшим концентрациям тяжёлой воды в среде [4], в то время как растительные клеточки могут нормально развиваются при концентрациях менее 50-75 % 2Н2О, а клеточки животных менее 35 % 2Н2О [5]. В отличие от тяжёлой воды, при использовании 13СН3ОН в качестве источника метки нет необходимости проводить подготовительную адаптацию культуры к изотопному субстрату, потому что показано, что изотопный эффект 13СН3ОН незначителен [6]. Потому внедрение для получения 13С -аминокислот облигатных метилотрофных микробов, которые способны ассимилировать только метанол в качестве единственного источника углерода и энергии является очень многообещающим.
В плане преждевременное начатых исследовательских работ с метилотрофами по получению аминокислот, меченных размеренными изотопами, практический энтузиазм представляет внедрение метилотрофных микробов, в особенности продуцентов аминокислот для получения мотивированных соединений за счет биоконверсии низкомолекулярных меченных субстратов [7-10]. Обычным подходом при получении аминокислот является культивирование штаммов — продуцентов на средах, содержащих изотопно-меченные субстраты и 2Н2О с следующим выделением меченных аминокислот как из культуральной воды после ферментации штаммов-продуцентов, так и из гидролизатов общего белка биомассы.
Целью данной работы было исследование принципной способности получения 2Н-и 13С-аминокислот за счёт использования штаммов метилотрофных микробов Brevibacterium methylicum и Methylobacillus flagellatum .