СИНТЕЗ ГЛІКОГЕНУ CHLOROBIUM LIMICOLA ІМВ К-8 ЗА РОСТУ НА СТІЧНІЙ ВОДІ
Анотація
Унаслідок високого вмісту органічних сполук стічні води спиртового заводу можуть бути хорошим субстратом для отримання глікогену за вирощування на них зелених фотосинтезувальних бактерій. Зелені фотосинтезувальні бактерії Chlorobium limicola ІМВ К-8 є продуцентами глікогену і виявляють екзоелектрогенні властивості за росту окремо або в ко-культурі з гетеротрофними бактеріями-екзоелектрогенами на стічних водах різного походження. У наших попередніх роботах встановлено, що внаслідок фототрофного росту C. limicola ІМВ К-8 у стічній воді спиртового заводу значно знижується вміст сполук Нітрогену, Сульфуру, Ca2+, Mg2+ тощо. Дослідження закономірностей синтезу глікогену зеленими фотосинтезувальними бактеріями за росту в такому екстремальному середовищі як стічні води спиртового заводу має перспективу для розроблення біотехнології отримання цього полісахариду. Метою роботи було дослідити вміст глікогену в клітинах C. limicola ІМВ К-8 за різних умов росту на стічній воді спиртового заводу. Бактерії вирощували на стічній воді спиртового заводу за умов освітлення (фототрофний ріст) і без освітлення (гетеротрофний ріст). Як контроль використовували клітини бактерій, вирощених на середовищі GSB за освітлення (фототрофний ріст) і без освітлення (гетеротрофний ріст). Вміст глікогену визначали на 7, 14, 21 і 30-ту доби росту з використанням глюкозооксидазного методу. Глюкози або глікогену у стічній воді спиртового заводу без внесення бактерій не було виявлено. Встановлено, що вміст глікогену в клітинах C. limicola ІМВ К-8, вирощених на стічній воді спиртового заводу, за умови освітлення зростав від 3,8 % сухої маси клітин на 7-му добу росту до 39,8 % сухої маси клітин упродовж 30-ї доби росту культури і удвічі перевищував вміст глікогену в клітинах за росту на середовищі GSB. Припускаємо, що бактерії C. limicola ІМВ К-8 використовують наявні у воді джерела Карбону й інші необхідні для метаболізму клітини сполуки, що супроводжується біосинтезом глікогену та біоремедіацією стічної води. За росту C. limicola ІМВ К-8 у темряві відбувається асиміляція органічних джерел Карбону (ацетату, пірувату і, ймовірно, органічних сполук стічної води), що дає змогу клітинам зберігати життєдіяльність упродовж 30 діб без внесення додаткового джерела Карбону, Нітрогену тощо, але значного синтезу глікогену не відбувається. Утворений за фототрофних умов глікоген у подальшому може бути субстратом для генерації електричного струму екзоелектрогенними бактеріями або після гідролізу – джерелом Карбону.
Ключові слова
Повний текст:
PDF (English)Посилання
Gonchar M. V. Sensitive method for quantitative determination of hydrogen peroxide and oxidase substrates in biological objects // Ukrainian Biochemical Journal. 1998. Vol. 70. № 5. P. 157-163.
Gorishniy M., Gudz S., Hnatush S. Metabolism of glucose and glycogen in the cells of green photosynthetic sulfur bacteria Chlorobium limicola Ya-2002 // Visnyk of the Lviv University. Series Biology. 2008. Vol. 46. P. 129-136.
Gorishny M., Gudz S., Hnatush S. Bacterial photosynthesis. Lviv: Ivan Franko National University of Lviv, 2011. 179 p.
Gorishniy M., Hnatush S., S. Gudz S. Сarbon dioxide metabolism in the cells of green bacteria // Visnyk of the Lviv University. 2012. Vol. 59. P. 12-22.
Gudz S.P., Hnatush S.O.,Yavorska G.V. et.al. Workshop on microbiology: a textbook. Lviv: Ivan Franko National University of Lviv, 2014. 436 p.
Lakin G.F. Biometrics. M.: Highter school, 1990. 352 p.
Moroz O., Hnatush S., Bohoslavets C. et al. Potassium dichromate influence on some physiolocal peculiarities of sulfur cycle bacteria from Yavorivske lake // Visnyk of the Lviv University. Series Biology. 2017. Vol. 75. P. 127-139. https://doi.org/10.30970/vlubs.2017.75.14
Moroz O., Pakush C., Zvir G. et al. Growth, hydrogen sulfide utilization and endogenous carbohydrates accumulation by photolithotrophic sulfur bacteria upon the influence of metal ions // Visnyk of the Lviv University. Series Biology. 2015. Vol. 69. P. 227-240.
Pat. 63723 Ukraine, IPC (2011) C12N 1/20 (2006.01), C08B 37/18 (2006.01). Consortium of bacteria Chlorobium limicola Ya-2002 and Pseudomonas sp. - glycogen producer / Horishny M. B., Hnatush S. O., Moroz O. M., Levitska O. V., Gudz S. P.; applicant and owner Ivan Franko National University of Lviv. № u201014885; Application 13.12.2010; Publ. 25.10.2011, Bull. № 20, 2011.
Badalamenti J. Coupling dark metabolism to electricity generation using photosynthetic cocultures // Biotechnology and Bioengineering. 2014. Vol. 111. № 2. P. 223-231. https://doi.org/10.1002/bit.25011 https://doi.org/10.1002/bit.25011
Bequer Urbano S., Albarracin V. H., Ordonez O. F. et al. Lipid storage in high-altitude Andean Lakes extremophiles and its mobilization under stress conditions in Rhodococcus sp. A5, a UV-resistant actinobacterium // Extremophiles. 2013. Vol. 17. P. 217-227. https://doi.org/10.1007/s0079 2-012-0508-2 https://doi.org/10.1007/s00792-012-0508-2
Bourassa L., Camilli A. Glycogen contributes to the environmental persistence and transmission of Vibrio cholerae // Mol. Microbiol. 2009. Vol. 72. P. 124-138. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2009.06629.x https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2009.06629.x
Cifuente J., Comino N., Trastoy B. et al. Structural basis of glycogen metabolism in bacteria // Biochemical Journal. 2019. Vol. 476. № 14. P. 2059-2092. https://doi.org/1 0.1042/BCJ20170558 https://doi.org/10.1042/BCJ20170558
Do M., Ngo H., Guo W. et al. Challenges in the application of microbial fuel cells to wastewater treatment and energy production: a mini review // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 639. P. 910-920. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.136 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.136
Eydallin G., Montero M., Almagro G. et al. Genome-wide screening of genes whose enhanced expression affects glycogen accumulation in Escherichia coli // DNA research. 2010. Vol. 17. № 2. P. 61-71. https://doi.org/10.1093/dnares/dsp028 https://doi.org/10.1093/dnares/dsp028
Hnatush S. O., Maslovska O. D., Segin T. B. et al. Waste water treatment by exoelectrogenic bacteria, which were isolated from technogenically transformed territories // Ecological Question. 2020. Vol. 31. № 1. С. 35-44. http://dx.doi.org/10.12775/EQ.2020.005 https://doi.org/10.12775/EQ.2020.005
Kharayat Y. Distillery wastewater: bioremediation approaches // Journal of Integrative Environmental Sciences. 2012. Vol. 9. № 2. P. 69-91. https://doi.org/10.1080/1943815X.2012.688056
Rueda E., García-Galán M. J., Díez-Montero R. et al. Polyhydroxybutyrate and glycogen production in photobioreactors inoculated with wastewater borne cyanobacteria monocultures // Bioresource technology. 2020. Vol. 295. P. 122233. https://doi: 10.1016/j.biortech.2019.122233 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122233
Segin T. B., Hnatush S. O, Maslovska O. D. et al. Biochemical indicators of green photosynthetic bacteria Chlorobium limicola response to Cu2+ action // The Ukrainian Biochemical Journal. 2020. Vol. 92. № 1. С. 103-112. https://doi.org/10.15407/ubj92.01.1 https://doi.org/10.15407/ubj92.01.103
Tavormina P. L., Kellermann M. Y., Antony C. P. et al. Starvation and recovery in the deep‐sea methanotroph Methyloprofundus sedimenti // Molecular Microbiology. 2017. Vol. 103. № 2. P. 242-252. https://doi.org/10.1111/mmi.13553 https://doi.org/10.1111/mmi.13553
Wang L., Wang M., Wise M. J. et al. Recent progress in the structure of glycogen serving as a durable energy reserve in bacteria // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2020. Vol. 36. № 1. P. 1-12. https ://doi: 10.1007/s11274-019-2795-6. https://doi.org/10.1007/s11274-019-2795-6
Wilson W. A., Roach P. J., Montero et al. Regulation of glycogen metabolism in yeast and bacteria // FEMS microbiology reviews. 2010. Vol. 34. № 6. P. 952-985. https://10.1111/j.1574-6976.2010.00220.x
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2020.83.08
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
