Биологические науки / 6. Микробиология

Громик Ю. П., Тугай Т.И.

Национальный университет пищевых технологий, Украина

Функционирование каротиноидных пигментов при действии облучения у штаммов Aspergillus versicolor выделенных из объекта «Укрытие»

Радиоактивное загрязнение окружающей среды достигло глобальных масштабов. Оно происходит в результате испытаний ядерного оружия, аварий на объектах атомной энергетики, при добыче и переработке ядерного топлива и т.д. Тяжелыми для биогеоценоза и здоровья человека стали экологические последствия крупнейшей техногенной катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС), в результате которой произошло загрязнение значительных территорий Украины, Белоруссии и России [1]. В связи с таким постоянным радиационным загрязнением окружающей среды зона отчуждения стала одним из крупнейших в мире природных полигонов для изучения влияния хронического облучения на биоту, действие которого сейчас приобретает первостепенное значение.

Микромицеты, как одна из крупнейших групп почвенных организмов, играют ведущую роль в процессах трансформации радиоактивных частиц, переводят их в растворимую форму, способную легко включаться в миграционные процессы в почве и в трофических цепях. Благодаря небольшим размерам и короткому периоду размножения микроскопические грибы, как представители эукариот, являются удобной моделью для изучения хронического действия малых доз радиации и их влияние на последующие поколения [2].

В результате многолетнего мониторинга микобиоты внутренних помещений объекта «Укрытие» было установлено, что наибольшую частоту встречаемости среди выделенных 58 видов из 25 родов микроскопических грибов имели виды рода Сladosporium, а на втором месте представители рода Aspergillus, в частности Aspergillus versicolor, что свидетельствует о его радиорезистентности к действию широкого диапазона доз ионизирующего облучения [5].

Возможно в реализации радиоадаптивных свойств в A. versicolor участвуют и каротиноидные пигменты, которые делают его устойчивым к воздействию данного антропогенного фактора.

Каротиноидные пигменты, как компоненты неферментативной антиоксидантной системы, защищают клеточные структуры от действия активных форм кислорода, «гася» синглетный кислород, при поглощении которого выделяют энергию в виде тепла и при этом не требуют реакций регенерации их активной формы, а также нейтрализовуют перекисные радикалы и разрывают цепные реакции свободнорадикального окисления ненасыщенных карбоновых кислот, препятствуя перекисному окислению липидных компонентов клеточных мембран [3].

Данные, по синтезу каротиноидов в микроскопических грибов, которые проявляют радиоадаптивные свойства, в частности в A. versicolor мало изучены, а данные о влиянии γ - облучения на него отсутствуют. Поэтому целью данной работы было исследовать влияние низких доз ионизирующего облучения на синтез каротиноидных пигментов у штаммов A. versicolor 432 и A. versicolor 99, контрольного и с радиоадаптивными свойствами.

Объектами наших исследований были штаммы микроскопических светлопигментированных грибов, семьи Monilliaceae рода Aspergillus вида A. versicolor, которые часто встречаются в зоне отчуждения [2]. A. versicolor 99 выделен из объекта «Укрытие», характеризовался наличием адаптивных реакций (адаптация проявлялась не только в стойкости к большим дозам облучения – до 1000 Гр, но и в стимуляции роста), а A. versicolor 432, выделенный из чистых относительно радиоактивного загрязнения территорий, адаптивных реакций не проявлял. Данные штаммы находятся в коллекции отдела физиологии и систематики микромицетов Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН Украины.

Культивирование микромицетов в условиях хронического облучения осуществляли на ранее сконструированной исследователями модельной установке, которая имитировала радиоактивность почвы 5-км зоны отчуждения ЧАЭС, где основным источником γ-излучения был ¹³⁷Сs. Грибы культивировалы в жидкой среде Чапека в течение 14 суток.

Определение каротиноидов проводили в штаммов, которые предварительно подвергались облучению, и в контрольных – необлученных штаммов. Экстракцию каротиноидов из биомассы осуществляли с помощью ацетона. Определение каротиноидов проводили у штаммов, которые предварительно подвергались облучению, и в контрольных, т.е. необлученных штаммов.

Концентрацию (С) каротиноидов рассчитывали по уравнениям, составленным на основе экспериментально полученных коэффициентов поглощения по Холь-Веттштейну [4]

Результаты исследования количественного содержания каротиноидов у штаммов A. versicolor представлены на рис. 1.

Установлено, что исходный уровень каротиноидов в исследованных штаммов не зависел от наличия у них радиоадаптивных свойств и был в 1,4 раза выше у контрольного штамма. Показано, что действие ионизирующего облучения низкой интенсивности существенно не влияло на количественное содержание каротиноидных пигментов в A. versicolor 432. Что касается штамма A. versicolor 99, который проявлял радиоадаптивные свойства, то ионизирующее облучение служило у него индуктором синтеза каротиноидных пигментов, увеличивая их содержание в 1,8 раза по сравнению с необлученным штаммом.

Рис. 1. Влияние хронических доз ионизирующего излучения на количественное содержание каротиноидов Aspergillus versicolor 99 и 432: к - контроль (без облучения микромицетов); о - после его облучения.

Таким образом, ионизирующее облучение служило индуктором синтеза каротиноидов только у штамма с радиоадаптивными свойствами и не вызывало влияния на их синтез у контрольного штамма. В результате действия облучения содержание каротиноидных пигментов в A. versicolor 99 стал в 1,2 раза выше, чем у контрольного штамма.

Полученные результаты могут свидетельствовать в пользу утверждения, что особенности трансдукции сигнала активных форм кислорода у A.versicolor 99, проявляющиеся, в частности, в активации синтеза каротиноидных пигментов, особой функцией которых может быть «гашение» синглетного кислорода, вносят свой вклад в реализацию радиоадаптивных свойств у этого штамма.

Литература:

1. Гродзинський Д.М. Радіобіологія: Підручник. – К.: Либідь, 2000. – 448с.

2. Жданова Н.Н., Захарченко В. А., Тугай Т. І. и др. Грибное поражение помещений обьекта «Укрытие» // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. – 2005. – 3, №1. – С. 78 – 86.

3. Кения М.В., Лукаш А.И., Гуськов Е.П. Роль низкомолекулярных антиоксидантов при окислительном стрессе // Успехи совр. биологии. – 2000. – Т. 113, № 4. – С. 456 – 470.

4. Полевой В. В., Максимова Г.Б. Методы биохимического анализа растений. – М.: Мир. – 2000. – 192 с.

5. Тугай Т.І. Ріст Aspergillus versicolor (Vuill.) Tiraboschi під впливом різних доз іонізуючого опромінення в умовах модельних систем // Укр. ботан. журн. – 2008. – Т. 65, №5, С. 723 – 732.