Биосинтетическое получение аналогов бактериородопсина

• Автор: Миронова, Екатерина Валентиновна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Галофильные бактерии и бактериородопсин в

современной биотехнологии.

1. Галобактерии.

1.1. Применение галофильных бактерий в биотехнологии

1.2. На1оЬас1епит яаНпагит

2. Пурпурные мембраны и родопсины галобактерий.

3. Бактериородопсин структура и функции.

4. Основные способы изменения параметров фотоцикла бактериородопсина

4.1. Физикохимические воздействия.

4.2. Замена хромофора
4.3. Точечные замены аминокислот.
5. Техническое применение бактериородопсина
5.1. Бактериородопсин как фотохромный молекулярный материал
5.2. Создание голографических изображений на пленках, содержащих бактериородопсин
5.3. Голографическая интерферометрия.
5.4. Обработка видеоизображений
5.5. Молекулярная память на основе бактериородопсина.
5.6. Молекулярные фоторецепторы на основе бактериородопсина
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
1. Выбор объектов исследования.
2. Окислительная модификация триметилциклогексенового кольца ретиноидов
3. Синтез аналогов ретиналя
4. Хромофорная полость бактериородопсина.
5. Анализ данных по влиянию точечных мутаций аминокислотной
последовательности на свойства бактериородопсина.
6. Аналоги бактериородопсина.
6.1. Культивирование И. яаПпагит.
6.2. Получение аналогов бактериородопсина
6.3. Стабильность препаратов бактериородопсина при длительном хранении.
6.4. Особенности фотоцикла аналогов бактериородопсина
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
1. Синтез аналогов ретиналя.
2. Получение препаратов пурпурных мембран.
3. Получение аналогов бактериородопсина.
БЛАГОДАРНОСТИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Способность галобактерий выживать в экстремальных условиях повышенной концентрации соли и интенсивной инсоляции обусловлена приобретенной в процессе эволюции высокой стабильностью клеточных компонент к разрушительным внешним воздействиям. Это обуславливает значительный потенциал галобактерий для биотехнологии . Ниже приведены основные направления использования галофильных бактерий и синтезируемых ими веществ в биотехнологии. Бактериородопсин. Хотя БР обнаружен во многих штаммах экстремально галофильных бактерий, для его производства используют i i па гит содержащий значительные количества БР. Уникальные фотохимические свойства этого белка делают возможным его широкое техническое применение в биоэлектронике. Подробно этот вопрос будет рассмотрен в 5 разделе настоящего обзора литературы. Осмотически активные вещества осмолиты. Основной их функцией в клетках галобактерий является поддержание положительного водного баланса с внешней средой, которая обладает более высокой ионной силой. Такими веществами см. Они накапливаются в клетках в значительных количествах, а при резком уменьшении ионной силы среды быстро секретируются. Это дает возможность легкого разделения живых клеток бактерий и синтезируемых ими осмотически активных веществ при помощи простой процедуры центрифугирования, что позволяет осуществить их эффективное биосинтетическое производство. Рис. Осмотически активные вещества галобактерий . Получаемые из галобактерий осмотически активные вещества могут быть использованы в качестве стабилизаторов клеток и биомолекул белков, нуклеиновых кислот, мембран, в косметической промышленности, как антагонисты соли и криопротекторы. Один из наиболее распространенных осмолитов эктоин см. Он может быть произведен только биотехнологическими методами из , причем разработанный процесс позволяет получать до 5 мг эктоина на 1 г сухого веса биомассы бактерий. Биодеградация отходов. Биополимеры гаюбактерий. Биосурфактанты и экзополисахариды, синтезируемые многими галобактериями , , при контакте с нефтью снижают ее поверхностное натяжение, что может быть использовано при нефтедобыче. Хотя такие препараты дороги по сравнению с синтетическими аналогами, они являются биодеградируемыми и не наносят вреда окружающей среде. Галобактериальные биополимеры могут найти достаточно широкое применение и в медицине. Один из примеров сульфатированные экзополисахариды, которые препятствуют проникновению вирусов в клетки. Был предложен эффективный метод их производства иммобилизованными клетками галофильных цианобактерий . Еще одним примером может служить использование галобактериальных липидов для создания липосом. Поскольку липиды галобактерий содержат дигидрофитол, они значительно более стабильны, чем липиды ацильного типа, содержащие эфиры жирных кислот. Например, получаемые из полярных липидов На1оЬасепит сиНгиЬгит липосомы устойчивы к действию фосфолипаз Л2 и В и могут храниться в присутствии воздуха более дней . Полигидроксиалканоаты внутриклеточные полимеры галобактерий, по своим свойствам некоторые из них напоминают полиэтилен . Эти биодеградируемые полимеры во многих случаях могут с успехом заменить углеводородные аналоги, поскольку их производство достаточно дешево. Например, На1оегах тес1Иетте1, культивируемые на крахмалосодержащей среде, накапливают полиргидроксимасляную кислоту в количестве до сухого веса . Легкость выделения и высокая экологическая чистота производства этого полимера обусловлены тем, что лизис клеток вызывается воздействием на них дистилированной воды. Ферменты. Ряд галобактериальных гидролаз могут быть использованы для получения аминокислот Эряда являющихся полупродуктами в синтезе многих антибиотиков, пептидных гормонов и пестицидов и в пептидном синтезе . Однако общим недостатком галобактериальных ферментов является необходимость достаточно высоких концентраций соли для поддержания их активности и нативного состояния. Пищевая биотехнология. Галотолерантные микроорганизмы играют существенную роль при ферментации в присутствии соли. Происходящее с их помощью брожение придает продуктам характерный вкус и запах, что используется для производства некоторых маринадов и соусов , .