Анотація до роботи:

Корж Ю.В. Регуляція С₂-метаболізму у Аcinetobacter sp. В-7005 – продуцента мікробного екзополісахариду етаполану. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.07 – мікробіологія. Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, Київ, 2005.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню основних етапів асиміляції С₂-сполук у Аcinetobacter sp. В-7005, виявленню „вузьких” місць С₂-метаболізму і розробці підходів до їхнього усунення з метою вдосконалення процесу одержання мікробного екзополісахариду етаполану.

У клітинах штаму Acinetobacter sp. В-7005, вирощеного на етанолі, визначено активність ключових ферментів С₂-метаболізму, циклу трикарбонових кислот, а також анаплеротичних і деяких біосинтетичних шляхів.

Показано, що „вузьким” місцем метаболізму етанолу у Acinetobacter sp. В-7005 є асиміляція ацетату: реакція, що каталізується ацетил-КоА-синтетазою є швидкість-лімітувальною. Встановлено, що інгібіторами ацетил-КоА-синтетази є іони натрію, НАДН і НАДФН, а активаторами – катіони калію й магнію. Показано можливість усунення лімітування С₂-метаболізму у Acinetobacter sp. В-7005 при внесенні в середовище з етанолом екзогенного ацетату. На основі досліджень регуляції С₂-метаболізму встановлено умови культивування бактерій, що дають змогу підвищити в 3 рази активність ацетил-КоА-синтетази.

За таких умов синтезується високоацильований етаполан зі ступенем ацилювання 3 – 15%. Середня молекулярна маса полісахариду становить 1,5 млн і не змінюється в процесі виділення й очистки препарату. Підвищений вміст жирних кислот і висока молекулярна маса етаполану зумовлюють покращення реологічних властивостей його розчинів, що визначають практичну значущість цього ЕПС.

1. Визначено особливості енергетичного й конструктивного метаболізму С₂-субстратів у Acinetobacter sp. В-7005 і В-7005 (1НГ), виявлені сайти метаболічного лімітування і розроблені підходи до їхнього усунення.

2. Встановлено, що окиснення етанолу й ацетальдегіду здійснюється НАД⁺ і НАДФ⁺-залежними дегідрогеназами, ацетат залучається до метаболізму за участю ацетил-КоА-синтетази. Анаплеротичною послідовністю реакцій, що поповнює пул С₄-дикарбонових кислот в клітинах Acinetobacter sp. В-7005 і В-7005 (1НГ), є гліоксилатний цикл, а цикл трикарбонових кислот виконує переважно біосинтетичну роль. Синтез фосфоенолпірувату забезпечується двома ключовими ферментами глюконеогенезу – ФЕП-карбоксикіназою і ФЕП-синтетазою.

3. Вперше показано, що „вузьким” місцем метаболізму етанолу у Acinetobacter sp. В-7005 і В-7005 (1НГ) є асиміляція ацетату (реакція, що каталізується ацетил-КоА-синтетазою, є швидкість-лімітувальною).

4. Встановлено, що інгібіторами ацетил-КоА-синтетази є катіони натрію та інтермедіати окиснення етанолу й ацетальдегіду (НАДН і НАДФН), а активаторами – катіони калію і магнію. Показана можливість підвищення активності ацетил-КоА-синтетази при внесенні в середовище з етанолом екзогенного ацетату.

5. На основі дослідження регуляції С₂-метаболізму розроблено спосіб одержання етаполану, ключовими елементами якого є: відсутність у середовищі культивування катіонів натрію, підвищення у ньому концентрації пантотенату кальцію до 0,0009 %, а також наявність 0,1 % ацетату калію при одержанні інокуляту і біосинтезі полісахариду. Це дало змогу здійснити без зниження показників синтезу процес одержання етаполану на незабуференому середовищі, в якому вміст солей знижено у 4 рази (з 11 до 2,95 г/л).

6. Вперше показано, що за умов усунення лімітування С₂-метаболізму, молекулярна маса етаполану становила 1,5 млн і не знижувалася у процесі його виділення й очистки, а вміст жирних кислот в ацильованому полісахариді досягав 15 %.

7. Підвищений вміст жирних кислот у складі етаполану і висока молекулярна маса зумовлюють покращення реологічних властивостей, що визначають практичну цінність цього полісахариду.

Публікації автора:

1. Пирог Т.П., Соколов И.Г., Кузьминская Ю.В.*, Малашенко Ю.Р. Некоторые особенности метаболизма этанола у мутантного штамма Acinetobacter sp., не образующего экзополисахариды // Микробиология. 2002, 71, № 2. С 222-229. (Здобувачем особисто досліджено активність ключових ферментів метаболізму етанолу і підібрані умови для визначення активності ацетил-КоА-синтетази).

2. Пирог Т.П., Кузьминская Ю.В.* Регуляция метаболизма ацетата у штамма Acinetobacter sp., растущего на этаноле // Прикладная биохимия и микробиология. – 2003. – 39, № 2. – С. 180-188. (Здобувачем виявлено “вузьке місце” метаболізму ацетату: реакція, що каталізується ацетил-КоА-синтетазою є швидкість-лімітувальною; виявлені інгібітори й активатори цього ферменту).

3. Пирог Т.П., Кузьминская Ю.В.* Особенности центрального метаболизма штамма Acinetobacter sp, растущего на этаноле // Микробиология. – 2003. – 72, № 4. – С. 459-465. (Здобувачем особисто визначено активність ферментів циклу Кребса та ключових ферментів гліоксилатного циклу і глюконеогенезу, а також досліджено швидкість дихання інтактних клітин Acinetobacter sp. у присутності органічних кислот циклу Кребса).

4. Пирог Т.П., Кузьмінська Ю.В.* Вплив умов культивування мікроорганізмів-продуцентів екзополісахаридів на їхній синтез та фізико-хімічні властивості // Біополімери і клітина. – 2003. - 19, № 5. - С. 393-413. (Здобувач особисто підбирала й аналізувала літературні дані і брала участь в експериментальних дослідженнях і готувала матеріали статті до друку).

5. Кузьмінська Ю.В.*, Пирог Т.П. Регуляція метаболізму С₂-сполук у штаму В-7005 – продуцента екзополісахариду етаполану // Наукові праці національного університету харчових технологій. – 2004. – №15. – С.31-32. (Здобувачем особисто проведені дослідження основних етапів метаболізму етанолу у штаму В-7005; встановлено умови культивування, що дають змогу підвищити активність і синтез ацетил-КоА-синтетази).

6. Pirog T.P., Kuzminska*Yu.V. Some metabolic characteristic of Acinetobacter sp. used to produce etapolan exopolysaccharide on C₂-substrates // In: Biotechnology and Industry (Ed. G.E. Zaykov). – New York: Nova Science Publishers.Inc, 2004. – P.11-18. (Здобувачем особисто досліджено вплив С₄-дикарбонових кислот на активність ферментів гліоксилатного циклу і глюконеогенезу).

7. Пирог Т.П., Кузьминская Ю.В.* Некоторые особенности метаболизма этанола у мутантного штамма Acinetobacter sp. – продуцента экзополисахарида этаполана // Междун. конф. “Микробиология и биотехнология рубеже ХХI столетия» (Минск, 1-2 июня 2000), С. 73-74.

8.Пирог Т.П., Кузьмінська Ю.В.* Регуляція активності ацетил-КоА-синтетази у мутантного штаму Acinetobacter sp., що не утворює екзополисахариди // Український біохімічний журнал. 2002, Т.74, № 1. С.121.

9. Пирог Т.П., Кузьминская Ю.В.* Регуляция активности ацетил-КоА-синтетазы у мутантного штамма Acinetobacter sp., не образующего экзополисахариды // Междун. конф. “Микробиология и биотехнология ХХI столетия» (Минск, 21-25 мая 2002), С. 58-59.

10. Пирог Т.П., Кузьминская Ю.В.* Роль катионов калия в регуляции С₂-метаболизма у Acinetobacter sp. 12S – продуцента экзополисахарида этаполана // VIII Украинский биохимический съезд (Черновцы, 1-3 октября 2002). - Укр. биохим. журнал, 2002, Т.74, № 4б. С. 165-166.

11. Игнатова Е.А., Пирог Т.П., Кузьминская Ю.В.* Регуляция С₂-метаболизма у штамма Acinetobacter sp. – продуцента экзополисахарида этаполана // 1-й Международный конгресс “Биотехнология – состояние и перспективы развития” (Москва, 14-18 октября 2002 г.). М.: ЗАО “ПИК “Максима”, РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2002. С. 241.

12. Кузьминская Ю.В.*, Пирог Т.П. Центральный метаболизм штамма Acinetobacter sp – продуцента экзополисахарида этаполана // 7-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (14-18 апреля 2003 г.), Пущино, 2003. - С. 112.

13. Рибальченко Г.Ю., Пирог Т.П., Кузьмінська Ю.В.* Особливості С₂-метаболізму продуцента мікробного екзополісахариду етаполану // 69-а наукова конф. молодих вчених, аспірантів і студентів НУХТ (22-24 квітня 2003 р.), Київ, НУХТ, 2003 . – С. 72.

14. Пирог Т.П., Кузьминская Ю.В.* Особенности метаболизма Acinetobacter sp. – продуцента экзополисахарида этаполана при выращивании на С₂-субстратах // 2-й Международный конгресс “Биотехнология – состояние и перспективы развития” (Москва, 10-14 ноября 2003 г.). М.: ЗАО “ПИК “Максима”, РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2003. С. 57

15. Корж Ю.В., Пирог Т.П. Регуляция синтеза ацетил-КоА-синтетазы у штамма Acinetobacter sp. // 8-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (17-21 мая 2004 г.), Пущино, 2004. - С. 57.

16. Пирог Т.П., Корж Ю.В. Биохимические аспекты синтеза микробного экзополисахарида этаполана на С₂-субстратах // Межд. конф. «Современное состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии» (Минск, 26-28 мая 2004). - С.94-96.

17. Рибальченко Г.Ю., Пирог Т.П., Корж Ю.В. Вплив умов культивування на фізико-хімічні властивості екзополісахариду етаполану // 70-а наукова конф. молодих вчених, аспірантів і студентів НУХТ (20-21 квітня 2004 р.), Київ, НУХТ, 2003 . – С. 65.

18. Корж Ю.В., Пирог Т.П. Регуляція С₂-метаболізму у Аcinetobacter sp. В-7005 – продуцента екзополісахариду етаполану // Х з’їзд Товариства мікробіологів України (Одеса, 15-17 вересня 2004). – Одеса: Астропринт. – 2004. – С. 59.

19. Пирог Т.П., Корж Ю.В. Регуляція С₂-метаболізму продуцента мікробного екзополісахариду етаполану // II Всеукраїнська наук.-практ. конф. “Біотехнологія. Освіта. Наука” (Львів, 6-8 жовтня 2004). – С. 64.

* - прізвище Кузьмінська змінено на Корж.