BioScience Blog – Научный Биологический блог

В результате активной деятельности человека в окружающую среду в значительных количествах попадают токсичные для живых организмов соединения [1]. Исключительная гибкость метаболических путей и способность адаптироваться к росту на ксенобиотиках — важнейшие предпосылки для практического использования микроорганизмов в очистке окружающей среды от синтетических органических соединений [2].

Многие конденсированные полиароматические, а также гетероциклические соединения являются труднометаболизируемыми, но их биотрансформация представляет большой научный интерес в связи с возможностью получения коммерчески значимых продуктов. К подобным соединениям относятся производные хинолина. Особую трудность для биотрансформации представляет 8-гидроксихинолин — эффективный комплексон, связывающий катионы металлов и биомолекул и обладающий в связи с этим высокой бактериостатической активностью.

Цель работы — селекция и характеристика почвенных микроорганизмов, метаболизирующих 8-гидроксихинолин.

В ходе работы из образцов речного ила и почв промышленной зоны ОАО «Йодобром» на селективной среде N c солями двухвалентных металлов и добавлением в качестве источника углерода 8-нитрохинолина, малотоксичного структурного аналога 8-оксихинолина, были выделены 35 штаммов аэробных микроорганизмов. Для дальнейших исследований были отобраны наиболее быстрорастущие культуры.

Основная часть бактерий была представлена грамотрицательными культурами. Методами полифазной таксономии, а также путем секвенирования последовательностей генов 16S рРНК на аппарате MegaBACE1000 изоляты идентифицированы как представители рода Pseudomonas, в том числе видов Pseudomonas fluorescens и Pseudomonas putida.

Исследован рост полученных изолятов в минеральной среде N, содержащей 20 мкг/мл 8-оксихинолина в качестве ростового субстрата. Показано, что все штаммы способны использовать 8-оксихинолин в качестве единственного источника углерода и энергии. Наиболее активный рост и накопление биомассы наблюдались у штамма Pseudomonas fluorescens 2н (рис. 1).

Методом хроматомасс-спектрометрии на аппарате 689/573Т MSD (Agilent-Hewlett Packard) исследован состав промежуточных продуктов метаболизма 8-оксихинолина. Показано, что полученные изоляты трансформируют это соединение до моноароматических и алифатических соединений (табл. 1).

Таким образом, селекционированы культуры бактерий, способные эффективно трансформировать 8-гидроксихинолин, перспективные для биотехнологии.

Работа поддержана ВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» и программой Президиума РАН «Биологическое разнообразие».

Литература

1.                                         Хомченков В.Г. и др. Организация метаболических путей и молекулярно-генетические механизмы биодеградации ксенобиотиков у микроорганизмов (обзор) // Прикл. биохим. и микробиол. – 2008. – Т. 44, №2.-С. 133-152.

2.                                         Нестеров П.В. Итоги науки и техники. Деструкция токсичных органических соединений микроорганизмами. — М.: «ВИНИТИ», 1991. — Т. 43. – 100 c.