Анотація до роботи:

Сащук О.В. Структурна організація і дія на клітинні процеси лектинів Bacillus subtilis. – 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, 2009.

Дисертаційна робота присвячена вивченню особливостей структурної організації позаклітинного сіалоспецифічного лектину штаму Bacillus subtilis ІМВ В-7014 та дослідженню механізмів дії лектинів сапрофітних бактерій B. subtilis на клітинні процеси.

Вперше встановлено, що позаклітинний лектин сапрофітного штаму B.subtilis ІМВ В-7014, як і лектини рослинного та тваринного походження, представляє собою комплекс ізоформ, які відрізняються між собою за фізико-хімічними та біологічними характеристиками, зокрема: напрямком руху в електричному полі, локалізацією згідно значень рІ, електрофоретичною рухливістю, спорідненістю до еритроцитів різної видової приналежності, рівнем гемаглютинуючої активності та вуглеводною специфічністю.

Синтез позаклітинних і поверхневих лектинів природним та мутантними штамами B.subtilis залежить від наявності певного вуглевода в середовищі росту. Найбільше штамові особливості в утворенні лектинів обох форм проявляються при застосуванні галактози в якості джерела вуглецю. Їх активність може підвищуватись до 64 разів або повністю втрачатись. Мутації в системі репарації/рекомбінації призводять до посилення визначених ефектів.

Вперше виявлено, що позаклітинний лектин штаму B.subtilis ІМВ В-7014 справляє інгібуючу дію на бактеріостатичний ефект антибіотика мітоміцина С – інгібітора матричного синтезу ДНК, тобто найбільш чутливою мішенню даного лектину є процес реплікації. Модулюючий ефект лектинів рослинного походження на цитостатичну дію феназину та його похідних в системі мутантів B.subtilis опосередкований власними лектинами бактерій.

В системі транскрипції in vitro із залученням ДНК-залежної РНК-полімерази бактеріофага Т7 встановлено різноспрямований вплив ізоформ позаклітинного лектину штаму B. subtilis ІМВ В-7014 на вихід РНК-продукту, тобто ДНК-залежний синтез РНК вірогідно є однією з клітинних мішеней дії бацилярних лектинів.

В роботі наведені експериментальні дані і теоретичні узагальнення особливостей структурної організації та механізму дії лектинів сапрофітних бактерій Bacillus subtilis. Вперше виявлено ізоформи позаклітинного лектину штаму B.subtilis ІМВ В-7014 та встановлено опосередкований вплив лектинів бацил на процеси реплікації та транскрипції .

1. Позаклітинний лектин сапрофітного штаму B.subtilis ІМВ В-7014 представляє собою комплекс ізоформ (кислої, лужної та проміжної), які відрізняються між собою за напрямком руху в електричному полі, локалізацією згідно значеннях рІ, електрофоретичною рухливістю, спорідненістю до еритроцитів різної видової приналежності, рівнем гемаглютинуючої активності та вуглеводною специфічністю.

2. Рівень гемаглютинуючої активності (ГАА) позаклітинного лектину штаму B.subtilis ІМВ В-7014 досягає значень 2048-4096 ГАО в реакції з еритроцитами кроля та 512-1024 ГАО – з еритроцитами барана. Максимальна ГАА кислої ізоформи лектину з еритроцитами кроля і барана становить 512 та 256 ГАО, відповідно. Ізоформи лектину, як і сумарний препарат, проявляють найбільшу афінність до муцину підщелепної залози бика та N-ацетилнейрамінової кислоти.

3. Синтез позаклітинних і поверхневих лектинів природним та мутантними штамами B.subtilis залежить від наявності певного вуглевода в середовищі росту. При застосуванні галактози як джерела вуглецю виявлені штамові особливості в утворенні лектинів цих форм. Їх активність може підвищуватись до 64 разів або повністю втрачатись. У штамів бацил з мутаціями в системі репарації/рекомбінації відбувається підсилення виявлених ефектів вуглеводу.

4. Позаклітинний лектин штаму B.subtilis ІМВ В-7014 справляє інгібуючу дію на бактеріостатичний ефект антибіотика мітоміцина С – інгібітора матричного синтезу ДНК, тобто найбільш чутливою мішенню даного лектину є процес реплікації. Модулюючий ефект лектинів рослинного походження на цитостатичну дію феназину та його похідних в системі мутантів B.subtilis опосередкований власними лектинами бактерій.

5. Ізоформи позаклітинного лектину штаму B. subtilis ІМВ В-7014 по-різному впливають на вихід продукту транскрипції in vitro – від повного блокування процесу транскрипції з плазмідного промотора до відсутності впливу на цей процес. ДНК-залежний синтез РНК вірогідно є однією з клітинних мішеней дії бацилярних лектинів.

Публікації автора:

1. Коваленко Е.О. Дослідження здатності екзолектину Bacillus subtilis модулювати дію антибіотиків на ріст мутантів цих бактерій / Е.О. Коваленко, І.С. Карпова, Н.В. Корецька, К.І. Гетьман, О.В. Сащук // Мікроб. журн. – 2006. – Т.68, № 4. – С. 40-47. (Здобувачем особисто проведено виділення позаклітинного лектину та визначення його впливу на дію антибіотиків).

2. Підгорський В.С. Регуляторні властивості ізолектинів Bacillus subtilis / В.С. Підгорський, О.В. Сащук, І.С. Карпова, Е.О. Коваленко, Н.В. Корецька, Л.Г. Пальчиковська, К.І. Гетьман // Мікроб. журн. – 2007. – Т.69, № 6. – С. 3-11. (Здобувачем особисто проведено вирощування природного і мутантних сапрофітних штамів бацил, визначено гемаглютинуючу активність на поверхні клітин та в культуральній рідині, виділено та очищено позаклітинний лектин природного штаму Bacillus subtilis ІМВ В-7014).

3. Карпова І.С. Дослідження можливих механізмів дії лектину Bacillus subtilis з використанням композитних біорегуляторів – похідних феназин-1-карбонової кислоти / І.С. Карпова, Е.О. Коваленко, Л.Г. Пальчиковська, Н.В. Корецька, М.О. Платонов, С.Б. Зелений, К.І. Гетьман, О.В. Сащук, В.С. Підгорський // Вісник Одеського Національного Університету. – 2007. – Т.12. – Вип. 5. – С.112-121. (Здобувач приймав участь у плануванні експерименту, проводив вирощування мутантних штамів та визначення впливу на їх ріст різних біологічно-активних речовин, виділення та очистку лектину Bacillus subtilis).

4. Підгорський В.С. Характеристика ізоформ лектину штаму Bacillus subtilis ІМВ В-7014 / В.С. Підгорський, Е.О. Коваленко, І.С. Карпова, О.В. Сащук, Л.Г. Пальчиковська, Н.В. Корецька, К.І. Гетьман // Мікроб. журн. – 2008. – Т.70, № 5. – С. 9-13. (Здобувач безпосередньо приймав участь у плануванні експерименту, проводив виділення та очищення позаклітинного лектину штаму Bacillus subtilis ІМВ В-7014, його фракціонування за допомогою метода автофокусування, а також визначення його фізико-хімічних та біологічних характеристик).

5. Підгорський В.С. Вплив генотипу мутантів Bacillus subtilis на синтез лектинів з використанням різних джерел вуглецю / В.С. Підгорський, Е.О. Коваленко, І.С. Карпова, О.В. Сащук, Н.В. Корецька, К.І. Гетьман // Доповіді Національної Академії Наук України. – 2009. - № 3. – С. 176-181. (Здобувач особисто приймав участь у плануванні експерименту, проводив вирощування природного і мутантних штамів бацил на середовищах різного складу, визначав гемаглютинуючу активність на поверхні клітин та в культуральній рідині, готував матеріали статті до друку).

6. Карпова И.С. Исследование возможных механизмов действия лектина Bacillus subtilis с использованием композитных биорегуляторов – производных феназин-1-карбоновой кислоты / И.С. Карпова, Э.А. Коваленко, Л.И. Пальчиковская, Н.В. Корецкая, М.О. Платонов, Е.И. Гетьман, Е.В.Сащук // Міжнар. наук. конф. «Мікробні біотехнології». Одеса, 11-15 вересня 2006 р. – Одеса: «Астропринт». – 2006. – С. 129.

7. Sashchuk O.V. The features of lectin production by natural strain of Bacillus subtilis and mutants with defects in reparation and recombination systems / O.V. Sashchuk, I.S. Karpova, E.O. Kovalenko, N.V. Koretska, K.I. Getman, V.S. Pidgorsky // ІІІ Міжнар. наук. конференція студентів та аспірантів «Молодь та поступ біології» . Збірник тез (23-27 квітня 2007 р., м. Львів). – Львів. – 2007. – С. 387.

8. Sashchuk O.V. Investigation of Bacillus subtilis soluble lectins / O.V. Sashchuk, I.S. Karpova, E.O. Kovalenko, N.V. Koretska, K.I. Getman, E.M. Sukhorada, T.A. Ruban, L.L. Lukash // Modern problems of microbiology and biotechnology. Book of abstracts. The young scientists’ and students’ international scientific conference. Odesa, May, 28-31, 2007. – 2007. – P. 78.

9. Сащук Е.В.Изолектины Bacillus subtilis и возможные мишени их действия / Е.В. Сащук, И.С. Карпова, Э.А. Коваленко, Н.В. Корецкая, Е.И. Гетьман, В.С. Подгорский // Всероссийская конференция с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты исследования симбиотических систем». Саратов, 25-27 сентября 2007 г. Материалы конференции. – 2007. – С. 93.

10. Pidgorskyy V.S. Characteristics of Bacillus subtilis extracellular lectins / V.S. Pidgorskyy, E.O. Kovalenko, I.S. Karpova, O.V. Sashchuk, N.V. Koretskaya, K.I. Getman // International scientific conference “S.P.Kostychev and contemporary agricultural microbiology”. Abstracts. October, 8-12, 2007, Yalta, Ukraine. – 2007. – P. 48.

11. Сащук Е.В. Влияние углеводов на синтез лектинов природным и мутантными штаммами Bacillus subtilis / Е.В. Сащук, И.С. Карпова, Э.А. Коваленко, Н.В. Корецкая, Е.И. Гетьман, В.С. Подгорский // IV Межрегиональная конференция молодых учених «Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой». Саратов, 14-16 октября 2008 г. Материалы конференции. – 2008. – С. 35.