научная статья по теме РЕЦЕНЗИЯ НА КНИГУ Ю.А. ТРОЦЕНКО, Н.В. ДОРОНИНОЙ И М.Л. ТОРГОНСКОЙ “АЭРОБНЫЕ МЕТИЛОБАКТЕРИИ”. ПУЩИНО: ОНТИ ПНЦ РАН, 2010 Г. 325 С Биология

Текст научной статьи на тему «РЕЦЕНЗИЯ НА КНИГУ Ю.А. ТРОЦЕНКО, Н.В. ДОРОНИНОЙ И М.Л. ТОРГОНСКОЙ “АЭРОБНЫЕ МЕТИЛОБАКТЕРИИ”. ПУЩИНО: ОНТИ ПНЦ РАН, 2010 Г. 325 С»

МИКРОБИОЛОГИЯ, 2011, том 80, № 3, с. 430-432

КРИТИКА

РЕЦЕНЗИЯ

НА КНИГУ Ю.А. ТРОЦЕНКО, Н.В. ДОРОНИНОЙ И М.Л. ТОРГОНСКОЙ "АЭРОБНЫЕ МЕТИЛОБАКТЕРИИ". Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2010 г. 325 с.

Библиотека современной научной литературы по микробиологии пополнена монографией, представляющей первое русскоязычное обобщение знаний о метаболически уникальной группе прокариотных микроорганизмов, способных использовать различные окисленные и замещенные производные метана в качестве источников углерода и энергии, а именно, аэробных метилобактериях. Создание такого обобщающего труда — непростая задача. Мети-лотрофия, как тип метаболизма, довольно широко распространена в мире микроорганизмов. По сравнению с метанотрофными бактериями, узко специализированными на окислении метана, метило-трофные прокариоты способны использовать целый спектр Сгсубстратов, насчитывающий до 50 соединений различной степени восстановленности. Как следствие, ныне известное метаболическое и филогенетическое разнообразие метилотрофных прокариот довольно велико, причем оно составляет лишь часть существующего в природе разнообразия этих организмов.

Первый обобщающий труд по биологии аэробных метилотрофов, заложивший фундамент научного знания в этой области микробиологии и вышедший в свет в 1982 г., принадлежит английскому биохимику Кристоферу Энтони. На протяжении последних трех десятилетий эта книга оставалась главным и единственным обобщением знаний о путях превращений С1-соединений и основах энергетического метаболизма у метилотрофов. Не утратила она своего значения и сейчас, однако несколько десятилетий исследований разнообразия метило-трофов с помощью нового поколения молекулярных подходов, а также появление геномики, протео-мики и транскриптомики, их применение для изучения метилотрофных организмов не могли не иметь своим результатом поистине лавинообразный поток нового знания. Справиться с последним довольно сложно не только микробиологу общего профиля, но и специалисту, имеющему некоторый опыт исследований метилотрофных организмов. Однако теперь эта проблема устранена, так как труд по систематизации нового знания и изложению его для читателя взяли на себя авторы настоящей монографии, имеющие статус ведущих российских и международных экспертов в исследованиях метило-трофных микроорганизмов.

Книга состоит из семи глав. Первая глава монографии дает общее введение в проблему метилотро-фии как специализированного типа питания микроорганизмов, а также освещает основные этапы развития метилотрофии как научного направления, начало которому было положено более 100 лет назад в результате открытия первой метилотрофной бактерии немецкими микробиологами. Взору читателя предстает внушительный перечень восстановленных С1-соединений, используемых аэробными ме-тилотрофами в качестве ростовых субстратов, и краткий обзор ныне известных путей метаболизма этих соединений, а также их наличия у различных групп метилотрофных прокариот. Здесь же изложены основные гипотезы, объясняющие облигатную зависимость метанотрофов от С1-соединений как источников углерода и энергии.

Во второй главе суммированы сведения о разнообразии аэробных метилобактерий, их таксономии и филогении, метаболической и генетической организации, физиолого-биохимических и структурных особенностях. Широкая подборка электронных микрофотографий клеток метилобактерий позволяет читателю получить полное представление о многообразии существующих морфологических типов этих организмов. Все описанные к настоящему времени таксоны метилобактерий сведены в таблицы в соответствии с используемыми ими путями ассимиляции С1-субстратов, что создает хорошую основу для последующего перечисления ключевых ферментов и анализа особенностей метаболизма этих групп метилотрофов. Особое внимание в этой главе уделено рассмотрению необычных метилотрофных представителей микобактерий и актиномицетов, а также обзору биоразнообразия метилобактерий, использующих специфические С1-субстраты, такие как галометаны, метилсернистые соединения, ме-тилацетат и метил-трет-бутиловый эфир.

Третья глава обобщает имеющиеся знания о генах и ферментах первичного С1-метаболизма аэробных метилобактерий, так как именно в этой области исследований в последние десятилетия были достигнуты существенные успехи. Изложение этих данных ориентировано на подготовленного читателя, однако многочисленные иллюстрации и схемы значительно облегчают ознакомление с представленным материалом. Авторы детально описывают пути первичного окисления метанола и свойства

РЕЦЕНЗИЯ НА КНИГУ Ю.А. ТРОЦЕНКО, Н.В. ДОРОНИНОЙ И МЛ. ТОРГОНСКОЙ 431

РРР- и НДД+-зависимьк метанолдегидрогеназ (МДГ), М,№-диметил-4-нитрозоанилин оксидоре-дуктазы и недавно открытой новой альтернативной формы МДГ (XoxF). Далее суммированы данные о путях и ферментах/генах первичного окисления метилированных аминов (монооксигеназы ди- и триме-тиламина, дегидрогеназы три- и монометиламина, метиламиноксидаза), а также организации недавно идентифицированных генов М-метилглутаматного пути (М-метилглутамат синтазы, у-глутамиламид син-тетазы и М-метилглутамат дегидрогеназы) у мети-лобактерий различного таксономического положения. Отдельное внимание уделено изложению современных представлений о путях деградации метилгалидов (хлор-, бром-, йодметана и дихлор-метана), ключевых ферментах этих превращений, а также организации и распространении кодирующих их генов. Не менее детально описаны пути биодеградации метилсернистых соединений (диме-тилсульфид, диметилдисульфид, диметилсульфок-сид, метантиол, метансульфоновая кислота) с участием монооксигеназ, метилтрансфераз, редуктаз и оксидаз, и приведены свойства соответствующих ферментов. Завершается эта глава рассмотрением электронтранспортной цепи аэробных метилобак-терий, осуществляющей перенос электронов с метанол- и метиламиндегидрогеназ на специфические акцепторы (цитохром cL, купредоксины), а также обсуждением структуры необычных цитохромов cL и сн. В целом, внимательное ознакомление с материалом этого раздела монографии поднимает уровень знаний любого читателя о метаболических основах метилотрофии на принципиально иной уровень.

Основой следующей, четвертой главы являются экспериментальные данные, приоритет получения которых заслуженно принадлежит коллективу авторов монографии, сделавших определяющий вклад в формирование знаний о биоразнообразии, распространении, цитобиохимических и экофизиологиче-ских особенностях экстремофильных/толерантных аэробных метилобактерий. Особого внимания здесь заслуживает серия блестящих исследований га-ло(алкало)фильных метилобактерий. Эти исследования включали всю логическую цепочку изучения целевых микроорганизмов — от характеристики их физиологии и расшифровки механизмов выживания в условиях высокой солености путем накопления осмопротекторов (эктоина, глутамата и сахарозы) до установления путей/генов биосинтеза этих соединений и выявления механизмов регуляции этого биосинтеза. В этом разделе представлены данные об организации генов биосинтеза эктоина в кластерах ectABC или ectABCask, коррелирующие с солеустойчивостью метилобактерий, обсуждается приобретение галотолерантности метилотрофами в результате горизонтального переноса ect-генов, а также предложена схематическая модель регуляции синтеза эктоина на уровне транскрипции эктоино-

вого оперона с участием обнаруженного авторами транскрипционного белка-регулятора EctR.

Пятая глава посвящена обсуждению важнейшего, но до недавнего времени малоизученного аспекта функциональной роли метилотрофных бактерий в природных экосистемах, а именно их взаимодействию с растениями и метаболическим основам этого взаимодействия. Значительная часть материала, представленного в этой главе, также была получена авторами монографии. С исчерпывающей полнотой здесь изложены данные о распространении и таксономическом разнообразии аэробных метилотроф-ных фитосимбионтов, их влиянии на рост и развитие растений, а также молекулярных механизмах их адаптации к существованию в условиях филло- и ризосферы. Вниманию читателя представлены экспериментальные свидетельства колонизации мети-лотрофными бактериями растительных тканей, синтеза ими фитогормонов и биоактивных соединений (ауксинов, цитокининов, витамина В12, индо-лилуксусной кислоты), необходимых для роста и развития растений, а также способности снижать уровень этилена в растениях за счет активности 1-аминоциклопропан-1-карбоксилат дезами-назы. В целом, этот раздел монографии прекрасно справляется с задачей демонстрации важнейших сторон метаболического диалога между растениями и ассоциированными с ними метилотрофами.

Наступление эпохи гено-протеомных исследований и ее плоды в области изучения генетических основ метилотрофии нашли отражение в шестой главе монографии. Такое обобщение читателю предлагается впервые и, безусловно, заслуживает самого пристального внимания. Наиболее изученным на настоящий момент организмом-метило-трофом является Methylobacterium extorquens АМ1, на примере которого была выстроена концептуальная схема первичных путей С1-метаболизма с указанием генов метилотрофных метаболических модулей (кластеры генов метанол- и метиламиндегидрогеназ, тетрагидрометаноптеринового пути окисления формальдегида, этилмалонатного цикла, формиатдегид-рогеназ и т.п.). Эта схема используется авторами в качестве основы для сравнения генетических детерминант таких метаболических модулей у десяти представителей разных таксонов метилобактерий, относящихся к классам Alpha-, Beta- и Gammaproteo-bacteria. Такое сравнение позволяет проследить эволюционные связи различных метилобактерий между собой и с другими группами микроорганизмов, а также предсказать способность организма к метило-трофии на основе наличия в геноме полного набора важных метилотрофных модулей.

Биотехнологический потенциал аэробных метилобактерий и возможности его реализации в различных сферах современной биотехнологии, таких как получение биополимеров, ферментов, биопротекторов (эктоин), биоремедиация загрязненных эко-

432

ДЕДЫШ

систем от токсичных одно- и полиуглеродных соединений, а также эко

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком