ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пути биосинтеза и методы селекции продуцентов отдельных аминокислот из "Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов" Микроорганизмы обычно синтезируют каждую из аминокислот в определенных количествах, обеспечивая тем самым синтез специфических белков. Это объясняется тем, что контроль за скоростью биосинтеза каждой аминокислоты осуществляется по принципу обратной связи как на уровне генов, ответственных за синтез соответствующих ферментов (репрессия), так и на уровне самих ферментов, способных под действием избытка образующихся аминокислот изменять свою активность (ретроингибирование). Такой контроль исключает перепроизводство аминокислот, и выделение их из клетки возможно лишь у микроорганизмов с нарушенной системой регуляции. Такие культуры иногда выделяют из природных источников. Так, известны штаммы дикого типа, накапливающие в среде глутаминовую кислоту, пролин или валин. Однако основной путь селекции продуцентов аминокислот — получение ауксотрофных и регуляторных мутантов. Ауксотрофные мутанты отбирают на селективных средах после воздействия на суспензии бактериальных культур физическими (например, ультрафиолетовое или рентгеновское излучение) и химическими (этиленимин, диэтилсульфат, нитрозоэтил-мочевина и т. д.) факторами. У таких мутантов появляется дефектный ген, детерминирующий фермент, без которого не может осуществляться биосинтез определенной аминокислоты. Получение ауксотрофных мутантов — продуцентов аминокислот — возможно только для микроорганизмов, имеющих разветвленный путь биосинтеза, по крайней мере, двух аминокислот, образующихся из одного предшественника. Их биосинтез контролируется на уровне первого фермента общего участка согласованным ингибированием конечными продуктами (ретроингибирование). У таких ауксотрофных мутантов избыток одной аминокислоты при дефиците другой не приводит к подавлению активности первого фермента. Аминокислота, биосинтез которой блокирован в результате мутагенного воздействия, должна добавляться в ограниченном количестве. [c.20] Регуляторные мутанты отбирают среди культур, устойчивых к аналогу целевой аминокислоты. С этой целью исходный штамм (часто это ауксотроф) высевают газоном на минимальную среду, содержащую источник углерода, неорганические соли и аналог целевой аминокислоты. Последний действует на регуляторную систему клеток, имитируя избыток соответствующей природной аминокислоты, антагонистом которой он является обычно включаться в белок аналог не может, и, следовательно, рост культуры прекращается. Этот метод позволяет отобрать мутанты, у которых имеются нарушения в системе регуляции образования целевой аминокислоты, а некоторые из них оказываются способными к ее повышенному синтезу и выделению из клетки. [c.21] За последние годы в селекции продуцентов аминокислот активно начали использовать методы генной инженерии, позволяющие повышать дозу генов биосинтеза аминокислот путем их клонирования на плазмидах. Трансформируя гибридные плазмиды в клетки, удается повысить дозу генов и, следовательно, количество ферментов, ответственных за биосинтез соответствующей аминокислоты. [c.21] Рассмотрим биосинтез отдельных аминокислот и способы селекции некоторых культур, приводящих к сверхсинтезу целевых продуктов. [c.21] Получение пролина микробиологическим синтезом возможно следующими способами. [c.22] Повышение выхода пролина у подобных ауксотрофов возможно путем отбора мутантов, резистентных к сульфагуанидину и 3,4-дегидропролину. Эти мутанты способны накапливать до 40 г/л пролина. [c.23] Следует отметить, что все ауксотрофные мутанты требуют высокого содержания в среде биотина и повышенной концентрации ионов аммония. [c.23] Ароматические аминокислоты. За последние годы все большее практическое значение приобретает селекция штаммов микроорганизмов — продуцентов ароматических аминокислот — триптофана, фенилаланина и тирозина. В микробной клетке синтез этих соединений идет по общему пути до хоризмовой кислоты, а дальше разветвляется на две ветви, одна из которых ведет к синтезу триптофана, а вторая, через префеновую кислоту — к тирозину и фенилаланину (схема 4). [c.28] соИ ДАГФ представлена системой из трех изоферментов, которые ингибируются своими конечными продуктами — фенилаланином, тирозином, триптофаном. Основной путь получения ароматических аминокислот — выделение регуляторных мутантов, резистентных к аналогам соответствующей аминокислоты. Однако высоких концентраций целевых продуктов такие мутанты не образуют и в настоящее время используются как объекты для дальнейшей селекционной работы с применением методов генной инженерии. [c.30] Таким образом, селекционная работа по поиску продуцентов аминокислот базируется в настоящее время в основном на получении регуляторных мутантов, штаммов с множественными мутациями, обеспечивающими сверхсинтез целевых аминокислот представителями трех семейств — коринебактерий, энтеробактерий и бацилл. [c.30] Вернуться к основной статье