BioScience Blog – Научный Биологический блог

Известно, что липидный состав мембран зависит от условий окружающей среды. Действие различных стрессовых факторов вызывают существенные изменения в их составе, что связано с регуляцией экспрессии отдельных генов ответственных за синтез ферментов липидного метаболизма.

В настоящей работе изучено влияние изменения оптимальной температуры роста клеток как стрессового фактора на фосфолипидный состав мембран созданного штамма Escherichia coli HD30/pHD102. Данный штамм E. coli характеризуется присутствием в клетках плазмиды pgsA, обеспечивающий нормальный синтез фосфатидилглицерин фосфата.

Проведенные исследования показывают, что фосфолипиды, выделенные из штамма HD30/pHD102, характеризуются присутствием основных фосфолипидов, характерных для нормального штамма E. coli. Обнаружены кардиолипин, фосфатидилглицерин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидная кислота. Наибольшее количество фосфолипидов приходится на долю фосфатидной кислоты (76,0%). Количество фосфатидилглицерина значительно меньше (18,0%), но соответствует уровню исходного штамма E.coli. Содержание кардиолипина и фосфатидилэтаноламина значительно ниже и составляет 2,0-4,0% от общего количества фосфолипидов.

Повышение температуры культивирования клеток от 30°С до 42°С приводит к усилению процессов гидролиза кардиолипина и фосфатидилглицерина на 1,7% и 16,0% соответственно. Однако количество фосфатидилэтаноламина и фосфатидной кислоты увеличивается на 2,5% и 15,0%. Существенный прирост фосфатидной кислоты при температурном

стрессе, по-видимому, связан с гидролизом кардиолипина и фосфатидилглицерина, концентрации которых значительно снижались. Данные результаты являются косвенным подтверждением взаимосвязи кардиолипина и фосфатидилглицерина, так как известно, что кардиолипин синтезируется из фосфатидилглицерина. С другой стороны, наблюдается тесная взаимосвязь фосфатидилэтаноламина и фосфатидной кислоты. Установлено, что фосфатидная кислота является предшественником фосфатидилэтаноламина.

Сравнение состава фосфолипидов мембран клеток экспоненциальной и стационарной фазы роста популяции показало, что соотношение между качественным составом фосфолипидов меняется незначительно. Так же как и в экспоненциальной фазе роста клеток, в мембранах преобладают фосфатидная кислота (72,0%) и фосфатидилглицерин (21,0%). Концентрация фосфатидилэтаноламина и кардиолипина остается незначительной, в пределах 2,0-4,0%.

Действие температуры на фосфолипидные компоненты мембран клеток, находящихся в стационарной фазе роста, близко по своему влиянию на клетки экспоненциальной фазы роста. Наблюдается увеличение концентрации фосфатидной кислоты на 21,0% и увеличивается содержание фосфатидилэтаноламина на 2,0%. На этом фоне наблюдается значительное снижение кардиолипина (в 6,5-7,0 раз) и фосфатидилглицерина (в 7,0-8,0 раз).

Таким образом, показано, что температурный стресс оказывает влияние на изменение фосфолипидного состава мембран созданного штамма Е. coli D30/pHD102.E.coliH Под действием температуры независимо от возраста клеток наблюдается усиление процессов гидролиза фосфатидилглицерина и кардиолипина. Можно предположить, что увеличение концентрации фосфатидной кислоты у микроорганизмов под действием температуры может быть связано не только с гидролизом фосфатидилэтаноламина, что характерно для растений, но и с другими фосфолипидами, присутствующими в мембранах клеток бактерий, в том числе фосфатидилглицерина и кардиолипина.