Ѓиологические науки/6

Ѓиологические науки/6.ЊикробиологиЯ

•мелевцова ‹.…., ‘азыкин €.‘., ‘еливерстова ….ћ., Њайоров ….‹., ‘азыкина Њ.Ђ.

ћжный федеральный университет, ђостов-на-„ону

Ћценка потенциала нефтеокислЯющих микроорганизмов на основе определениЯ активности каталазы и супероксиддисмутазы

Љ настоЯщему моменту накоплены данные, указывающие на то, что биотрансформациЯ и биодеградациЯ нефти микроорганизмами сопровождаетсЯ образованием активных форм кислорода (Ђ”Љ).

•орошо известны углеводород-редуцирующие микроорганизмы, активно выделЯющие в окружающую среду перекись водорода [1], известны также и механизмы образованиЯ других видов Ђ”Љ при ферментативном окислении углеводородов нефти. ‚ нашей работе по исследованию прооксидантных свойств микроорганизмов Acinetobacter calcoaceticus [2] приведены данные, подтверждающие, что при выращивании этих нефтеокислЯющих микроорганизмов на среде, содержащей нефть, в бактериальных клетках возрастает уровень свободнорадикальных процессов.

”ерменты антиоксидантного комплекса, в частности, супероксиддисмутаза (‘Ћ„) и каталаза, эффективно защищают микробную клетку от Ђ”Љ. ’ак как синтез этих ферментов индуцируют те активные формы кислорода, на элиминацию которых нацелена их энзиматическаЯ активность, активность каталазы и ‘Ћ„ может служить надежным индикатором присутствиЯ в среде пероксида водорода и супероксид-анион радикала. ‘ледовательно, возрастание активности этих антиоксидантных ферментов при биодеградации нефти могло бы служить подтверждением образованиЯ Ђ”Љ в процессе биодеградации соединений нефти.

ђезультаты определениЯ удельной активности ‘Ћ„ и каталазы у Achromobacter xylosoxidans штаммов ‚ЉЏЊ ‚-10344, 5 и 7 и Acinetobacter calcoaceticus штаммов 6 и ‚ЉЏЊ ‚-10353 представлены на рисунке 1. „анные микроорганизмы ЯвлЯютсЯ активными нефтеокислителЯми. Ђктивность антиоксидантных ферментов рассчитана на 1 мг белка биомассы бактерий. €нкубацию проводили в течении 24 часов при температуре 30 º‘ и активной аэрации.

‚ контроле нефтеокислЯющие микроорганизмы выращивали на полноценной питательной среде при отсутствии соединений нефти. „лЯ того, чтобы выровнЯть содержание органических веществ в опытной и контрольной питательной среде, последнюю разбавили минеральной средой ‚орошиловой-„иановой в три раза.

Њаксимальный уровень активности каталазы наблюдали при выращивании бактерий на среде ‚орошиловой и „иановой с добавлением 1/3 питательной среды LB. ‚ этих условиЯх фиксировали наибольшую скорость роста культуры. “дельнаЯ активность каталазы при выращивании на полноценной питательной среде в 5Р20 раз превосходила показатели удельной активности этого фермента при выращивании исследуемых микроорганизмов в минеральной среде, содержащей углеводороды.

ЊаксимальнаЯ активность супероксиддисмутазы, напротив, была зарегистрирована, в том случае, когда в среде культивированиЯ единственным источником углерода ЯвлЯлась сыраЯ нефть и достигала 88-кратного уровнЯ у Achromobacter xylosoxidans ‚ЉЏЊ ‚-10344. ‚ таких условиЯх у исследуемых штаммов микроорганизмов, по-видимому, возрастает уровень генерации супероксид-анион радикала.

Џолученные нами данные хорошо согласуютсЯ с недавним исследованием каталазной активности нефтеокислЯющих бактерий Gordona terrae, Rhodococcus rubropertinctus и Rhodococcus erythropolis [3].

ђис. 1 - Ђктивность каталазы и ‘Ћ„ после инкубации нефтеокислЯющих микроорганизмов в среде без нефти и в среде содержащей нефть (логарифмическаЯ шкала).

ЋбозначениЯ к рисунку: ЉЂ’ Р удельнаЯ активность каталазы (мЊ…/мг белка); ‘Ћ„ Р удельнаЯ активность супероксиддисмутазы (у.е./мг белка × мин); LB Р среда ‚орошиловой - „иановой с добавлением среды ‹уриа Р Ѓертрани и Ќ Р сырой нефти в качестве единственного источника углерода; 1 - Achromobacter xylosoxidans ‚ЉЏЊ ‚-10344; 2 - Achromobacter xylosoxidans штамм 5; 3 - Achromobacter xylosoxidans штамм 7; 4 - Acinetobacter calcoaceticus штамм 6; 5 - Acinetobacter calcoaceticus ‚ЉЏЊ ‚-10353.

‘удЯ по весьма значительной индукции супероксиддисмутазы у исследованных микроорганизмов в присутствии углеводородов, одним из основных в числе образующихсЯ видов Ђ”Љ ЯвлЯетсЯ супероксид анион. ‚ нашей недавней работе [4] было показано, что антиоксиданты подавлЯют бактериальную биотрансформацию нефти. Њы предполагаем, что в биотрансформации тЯжелых фракций нефти [5], длЯ которых не обнаружены ферментативные пути метаболизма, заметную роль играют генерируемые нефтеокислЯющими микроорганизмами Ђ”Љ и, в частности, супероксид анион радикал. ЉонцентрациЯ пероксида водорода в среде может также снижатьсЯ за счет непосредственного, или опосредованного бактериальными пероксидазами, окислениЯ углеводородов нефти. ‘оответственно, уменьшение содержаниЯ пероксида водорода приводит с снижению синтеза каталазы бактериальными клетками.

’аким образом, уровень и соотношение удельной активности каталазы и супероксиддисмутазы, синтезируемых бактериальными клетками, при выращивании штаммов на среде без нефти и среде, содержащей нефть, может служить длЯ быстрого определениЯ биоремедиационного потенциала нефтеокислЯющих микроорганизмов.

€сследование выполнено в рамках проекта Ь 213.01-2014/007 базовой части внутреннего гранта ћ”“

‹итература:

1. Mai-Prochnow, A. Hydrogen peroxide linked to lysine oxidase activity facilitates biofilm differentiation and dispersal in several gram-negative bacteria. / A. Mai-Prochnow, P. Lucas-Elio, S. Egan, T. Thomas, J.S. Webb, A. SanchezРAmat, S. Kjelleberg // J. Bacteriol. Р 2008. Р V. 190. Р Ь 15. Р P. 5493Р5501.

2. ‘азыкин, €.‘. •емилюминесценциЯ экстрактов нефтеокислЯющих бактерий Acinetobacter calcoaceticus и их действие на PsoxS'::lux биосенсор. / €.‘. ‘азыкин, ‚.Ќ. Џрокофьев, ‚.Ђ.—истЯков, Њ.Ђ. ‘азыкина, ‚.‚. ‚нуков // ЏрикладнаЯ биохимиЯ и микробиологиЯ. - 2011‑а. - ’. 47. - Ь 4. - ‘. 443-447.

3. ѓоголева, Ћ. Ђ. ЉаталазнаЯ активность углеводородокислЯющих бактерий. / Ћ.Ђ. ѓоголева, Ќ. ‚. Ќемцева, Ћ. ‚. Ѓухарин // ЏрикладнаЯ биохимиЯ и микробиологиЯ. - 2012. - ’. 48. - Ь 6. - ‘. 612-617.

4. ‘азыкин, €.‘. ‚лиЯние антиоксидантов на микробиологическую трансформацию нефти. / €.‘. ‘азыкин, Њ.Ђ. ‘азыкина // ‚ода: химиЯ и экологиЯ. - 2013. - Ь 3. - ‘. 75-80.

5. ‘азыкин, €.‘. “тилизациЯ углеводородов, смол и асфальтенов нефтеокислЯющими микроорганизмами Љерченского пролива. / €.‘. ‘азыкин, Њ.Ђ. ‘азыкина, ‚.Ђ. —истЯков, Ђ.Ђ. Љленкин, ‹.”. Џавленко // ‚ода: химиЯ и экологиЯ. - 2011‑б. - Ь 1. - ‘. 29-34.