Синтез полиэфиров гидроксипроизводных жирных кислот (полигидроксиалканоатов) и характеристика состава липидов сине-зеленых, светящихся и водородокисляющих прокариот - Автореферат

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ СИНТЕЗ ПОЛИЭФИРОВ ГИДРОКСИПРОИЗВОДНЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ (ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТОВ) И ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВА ЛИПИДОВ СИНЕЗЕЛЕНЫХ, СВЕТЯЩИХСЯ И ВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИХ ПРОКАРИОТРабота выполнена в Федеральном Государственном бюджетном учреждении науки Институте биофизики Сибирского отделения Российской академии наук (ИБФ СО РАН) и научно-образовательном центре «Енисей» Сибирского Федерального университета Официальные оппоненты: доктор физ.-мат. наук Защита состоится 12 февраля 2013 года в 10-00 час. на заседании диссертационного совета Д 003.007.01 при Федеральном Государственном бюджетном учреждении науки Институте биофизики Сибирского отделения Российской академии наук по адресу: 660036, г. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального Государственного бюджетного учреждении науки Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук.Ценным продуктом биотехнологии являются резервные соединения липидной природы - полимеры гидроксипроизводных жирных кислот (полигидроксиалканоаты, ПГА), которые обладают широким спектром ценных свойств, включая биосовместимость и биоразрушаемость, и перспективны для различных сфер применения (Anderson, Dawes, 1990; Madison, Huisman, 1999; Steinbuchel, Lutke-Everson, 2003; Chen, 2010; Волова, Шишацкая, 2011). Процессы микробного синтеза делятся на два типа: 1) связанные с ростом клеток и образованием биомассы и происходящие со скоростью размножения клеток; 2) и происходящие или ускоряющиеся при замедлении скорости роста клеток (Перт, 1978; Работнова, 1975, 1984). Накопление продуктов обмена запасной природы (полифосфатов, полисахаров, липидов) имеет место при несбалансированном росте вследствие исчерпания из среды какого-либо компонента питания для клеток и ограничения роста и синтеза основных (азотсодержащих) клеточных компонентов. Ключевые задачи, решение которых необходимо для разработки и реализации эффективных технологий биосинтеза полигидрокисалканоатов, вытекают из следующих особенностей биотехнологии этих ценных макромолекул: Первое, прокариотические микроорганизмы синтезируют полимеры гидроксипроизводных жирных кислот (ПГА) в специфических условиях несбалансированного роста в качестве эндогенного депо энергии и углерода. Работа выполнена в рамках плановой тематики НИР ИБФ СО РАН (№№ государственной регистрации: 01201000937; 0120.0404601; 01.200703092) и базовой кафедры биотехнологии Сибирского федерального университета в рамках научно-образовательного центра «Енисей» при поддержке Министерства образования РФ и Американского фонда гражданских исследований и развития (CRDF) (гранты REC 002, RUX0-002-KR-06, BG5202, BG8102); Международного научно-технического центра (МНТЦ-ISTC, проект № 2218); РФФИ (гранты №№ 05-04-08024офи-а, 07-03-00112-а, РФФИ-КФН 02-04-97701); Красноярского краевого фонда науки (ККФН) (гранты №№ 9F154C, 13G028, 15G104, 16G104); Программы Интеграционных программ Сибирского отделения РАН (проекты № 96 «Фундаментальные основы биотехнологического получения целевых продуктов и препаратов»); Программы Министерства образования и науки РФ «Развитие потенциала высшей школы» (проекты №№ 2.1.1.528; РНП-11); мега-гранта по Постановлению Правительства РФ № 220 от 9 апреля 2010 г.Выявлены перспективные штаммы, обладающие способностью к синтезу ПГА, в таксономических группах водородных и светящихся бактерий. В сравнительном аспекте исследован состав липидов у прокариот, относящихся к разным таксономическим группам, и показано, что все они синтезировали преимущественно структурные компоненты клеточных мембран: водородокисляющие и светящиеся бактерии - фосфолипиды, цианобактерии - фосфолипиды и гликолипиды. Показано, что водородокисляющие и светящиеся бактерии синтезировали ограниченный набор жирных кислот, среди которых основными являются прямоцепочечные насыщенные и моноеновые кислоты С16 и С18 ряда - пальмитиновая, пальмитолеиновая и цис-вакценовая - и циклопропановые кислоты. Изученные цианобактерии отличались большим разнообразием состава жирных кислот и среди них встречались организмы, синтезирующие только насыщенные и моноеновые кислоты, насыщенные моноеновые, диеновые и триеновые кислоты с разным положением двойных связей в молекуле и тетраеновые кислоты. Обнаружено, что насыщенность жирных кислот в липидах возрастала при повышении температуры, при снижении - падала; в кислой среде стимулировался синтез циклопропановых жирных кислот и возрастала насыщенность липидов, в щелочной среде насыщенность липидов уменьшалась.