Биологические науки/ 6.Микробиология

Разгородін М.І.

Національний університет харчових технологій, Україна

Дослідження впливу амінокислот на целюлозолітичну активність штамів B. licheniformis A 6/2 та

B. licheniformis B-5510

На сьогоднішній день існує значна проблема утилізації целюлозовмісних рослинних залишків. Можливим способом вирішення цієї проблеми – використання біопрепаратів деструкторів целюлози. Один із таких препаратів є препарати на основі перспективної групи мікроорганізмів – бактерії роду Bacillus, які в більшості своїй непатогенні для теплокровних, технологічні у виробництві, стабільні при зберіганні [1,2].

Відомо, що амінокислоти виконують перш за все специфічні функції та забезпечують біосинтез білків та білкових груп ферментів. В той же час показано, що амінокислоти неоднакові за поживною цінністю для мікроорганізмів, а їх використання в суміші надає їм нові властивості.

Тому нами був перевірений вплив різних амінокислот на ендоглюканазну активність досліджуваних штамів бактерій роду Bacillus (табл. 1).

Таблиця 1

Целюлозолітична активність досліджуваних штамів бацил
при додаванні амінокислот

Амінокислоти	Ендоглюканазна активність, мг глю/мг білка
	B. licheniformis 6/2	B. licheniformis В-5510
Контроль (без амінокислоти)	0,45	1,0
L-лейцин	0	0,33
L-глутамінова кислота	0	0,22
L-метіонін	0,45	1,23
DL-фенілаланін	0,8		1,12

Закінчення табл.1

DL-аланін	0,06	0,19
DL-орнітин	0	0,33
L-аргінін	0	0,28
Цистин	0	1,79
L-тирозин	0,03	1,34
L-треонін	1,8	0,85
L-ізолейцин	0	0,85
L-глутамін	3,88	0
L-аспарагін	0	0
L-цистеїн	7,11	0,51
Гліцин	1,56	1,81
L-гістидин	0,01	0,4
L-гідроксипролін	0	0
DL-серин	19,25	4,2
DL-лізин	0,2	0,81
DL-триптофан	13	14
DL-валін	0,07	0,14
DL-аспарагінова кислота	0	0
DL-норвалін	0	0,34
DL-норлейцин	0,1	0,26

Як видно з табл. 1. додавання до середовища культивування деяких амінокислот спричиняє збільшення активності целюлозолітичних ферментів, а деяких – навпаки, інгібує. Так, L-лейцин, L-глутамінова кислота, DL-орнітин, L-аргінін, L-ізолейцин, L-аспарагін, L-гідроксипролін, DL-аспарагінова кислота та DL-норвалін взагалі повністю інгібують ендоглюканазну активність штаму B. licheniformis 6/2. У свою чергу інгібувальну дію на целюлозолітичну активність іншого штаму чинили такі амінокислоти – L-глутамін, L-аспарагін, L-гідроксипролін та DL-аспарагінова кислота. Це можливо пояснюється тим, що дані амінокислоти є репресорами целюлазного оперону.

Нами встановлено, що L-глутамін, L-цистеїн, DL-триптофан та DL-серин підвищують целюлозолітичну активність штаму B. licheniformis 6/2 в 9, 16, 20 та 43 рази відповідно. При дослідженні впливу амінокислот на ендоглюканазну активність для штаму B. licheniformis В-5510 лише DL-серин та DL-триптофан значно підвищують ферментативну активність, а саме приблизно в 4 та 14 разів відповідно порівняно з контролем.

Позитивний вплив амінокислот на фізіологію мікроорганізмів можливо пояснюється декількома причинами. Перш за все це можливість прямої асиміляції амінокислот більшістю мікроорганізмів. Тим самим вони можуть слугувати одночасно джерелами вуглецю, азоту та енергії. Крім того, окремі амінокислоти (глютамінова, аспарагінова та інші) відіграють значну роль в амінокислотному обміну, зокрема в біосинтезі багатьох других амінокислот в процесі переамінування [3].

Одночасно з специфічними функціями амінокислоти виконують і інші неспецифічні функції, що безпосередньо не пов’язані з білковим обміном. Зокрема, багато амінокислот входять до складу водорозчинних вітамінів: пантотенової кислоти, біотину, фолієвої кислоти та інших, що мають загальнобіологічне значення. Відмічено, також що синтез РНК в клітинах деяких мікроорганізмів залежить від наявності в культуральному середовищі амінокислот [3].

Таким чином, амінокислоти можуть мати як стимулювальну так і інгібуючу дію на целюлазну активність, що в подальших дослідженнях буде використано при створені целюлозодеградуючого препарату.

Література:

1. Gao J.,  Weng H., Zhu D.,  Yuan M.,  Guan F.,  Xi Y. Production and characterization of cellulolytic enzymes from the thermoacidophilic fungal Aspergillus terreus M11 under solid-state cultivation of corn stover // Bioresour. Technol. – 2008. – V. 99, № 16. – P. 7623–7629.

2. Acharya S., Chaudhary A. Optimization of fermentation conditions for cellulases production by Bacillus licheniformis MVS1 and Bacillus sp. MVS3 isolated from Indian hot spring // Вraz. Arch. Biol. Technol. – 2012. – V. 55, №4. – P. 497–503.

3. Jacquelyn G. B. Microbiology: Principles and Explorations, 8th Edition: Principles and Explorations // Wiley Global Education. – 2011. – P. 968.