Автореферат (1091620)
Текст из файла
На правах рукописиЛЫОНГ ТХИ МОГЛИКОЛИПИДНЫЕ БИОСУРФАКТАНТЫ, ПРОДУЦИРУЕМЫЕНЕФТЕОКИСЛЯЮЩИМИ БАКТЕРИЯМИ РОДА RHODOCOCCUSПРИ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ03.01.06 - Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМосква – 2018Работа выполнена на кафедре биотехнологии естественнонаучного институтаФедерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшегообразования «Тульский государственный университет».Научный руководитель:доктор химических наук, доцент,заведующий кафедрой биотехнологииФГБОУ ВО «Тульский государственныйуниверситет» (ТулГУ)Понаморева Ольга НиколаевнаОфициальные оппоненты:доктор химических наук, профессор,Гарабаджиу Александр Васильевичпроректор по научной работеФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственныйтехнологический институт (технический университет)»(СПбГТУ(ТУ))доктор биологических наук,Соляникова Инна Петровнаведущий научный сотрудникФГБУН «Институт биохимии и физиологиимикроорганизмов им.
Г.К.Скрябина»Российской академии наук (ИБФМ РАН)Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегообразования «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»Защита диссертации состоится _19 марта__ 2018 года в 15 ч 00 мин на заседанииДиссертационного Совета Д 212.131.06 на базе ФГБОУ ВО «Московскийтехнологический университет» по адресу 119571, Москва, проспект Вернадского, д.86,ауд.
М-119.С авторефератом диссертации можно ознакомиться на интернет-сайтах ВАК РФhttp://vak.ed.gov.ru и Московского технологического университета https://www.mirea.ru/.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Федеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Московский технологический университет» по адресу: 119554, Москва, проспектВернадского, д.78 и на интернет-сайте https://www.mirea.ru/ .Автореферат разослан « »20___ г.Ученый секретарь Диссертационного Совета,кандидат химических наук,старший научный сотрудник2А.И.
Лютик1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы.Загрязнение окружающей среды углеводородами нефти является глобальнойпроблемой в современном мире. Способность микроорганизмов к потреблению иутилизации гидрофобных субстратов хорошо известна и позволяет использовать их втехнологиях биоремедиации. Представители рода Rhodococcus являются эффективныминефтедеструкторами, они легко адаптируются к экстремальным условиям окружающейсреды и часто входят в состав биопрепаратов для биодеградации нефтяных загрязнений.В условиях холодного климата, где в последние годы интенсивно ведется нефтедобыча,восстановление загрязненных территорий природными микроорганизмами происходиткрайне медленно. При низких температурах многие углеводороды нефти переходят втвердое агрегатное состояние, что значительно влияет на их биодоступность и степеньбиодеградации микроорганизмами.
Известно, что родококки продуцируютгликолипидные биосурфактанты (биоПАВ), повышающие биодоступность гидрофобныхсубстратов (Franzetti et al., 2010, Matvyeyeva et al., 2014). В ряде работ показано, что припониженных температурах родококки могут продуцировать биосурфактанты как приросте на жидких (керосине) (Dang et al., 2016), так и при росте на твердыхуглеводородных субстратах (тетрадекане (Malavenda et al., 2015) и н-гексадекане (Whyteet al., 1998)). Однако, биосурфактанты, которые продуцируют родококки припониженной температуре, не идентифицированы, и их роль в биодеградациигидрофобных субстратов при низких температурах пока мало изучена.Бактерии Rhodococcus erythropolis X5 и Rhodococcus erythropolis S67 входят всостав биопрепарата «МикроБак», разработанного для очистки нефтезагрязненных почвв интервале температур 4–30°С (Filonov et al., 2012). Ранее было показано, что этибактерии продуцируют в культуральную среду трегалолипидные биосурфактанты притемпературе около 25°С (Petrikov et al., 2013).
Однако, взаимосвязь между степеньюбиодеградации гидрофобных субстратов и продукцией биосурфактантов этимибактериями не выявлена, тем более при пониженной температуре.Цель работыОпределить структуру и свойства биосурфактантов, продуцируемых бактериямиR. erythropolis X5 и R. erythropolis S67 при 10оС, и обосновать потенциал применениябиосурфактантов для утилизации углеводородов на примере н-гексадеканаЗадачи исследования1.
На основе сравнительного анализа физико-химических показателейкультуральной среды при температурах культивирования 26оС и 10оС (поверхностноенатяжение, содержание сахаров), гидрофобности клеточной поверхности и роста клетокна н-гексадекане выявить влияние температуры на продукцию биосурфактантовродококками и адгезию клеток бактерий к гидрофобному субстрату.2.
Определить общее содержание и жирнокислотный состав внеклеточных иклеточных липидов бактерий при росте на н-гексадекане при 26оС и 10оС.33. Выяснить особенности ультраструктурной организации клеток родококков,выращенных на н-гексадекане при пониженной температуре.4. Определить химическую структуру и физико-химические свойства основногокомпонента внеклеточных гликолипидных биосурфактантов, продуцируемыхродококками при 10оС.5. Для выявления возможности увеличения эффективности биоремедиациинефтезагрязненных территорий провести сравнительный анализ результатовбиодеградации н-гексадекана родококками при дополнительном внесении в системувыделенного биосурфактанта.Научная новизна работыВпервые показано, что качественный состав продуцируемых родококкамибиосурфактантов при росте на гексадекане в условиях пониженной температуры 10°Ссоответствует составу биосурфактантов, продуцируемых при 26°С.
Это означает, чтоважную роль в процессе потребления гидрофобных субстратов бактерияминефтедеструкторами играют гликолипидные биосурфактанты, которые способствуютдоступности для микроорганизмов н-гексадекана как в жидком, так и в твердомсостоянии при пониженной температуре.Выявлена общая тенденция снижения гидрофобности клеточной поверхности приувеличении содержания гликолипидов, продуцируемых бактериями в культуральнуюсреду, и подтверждена научная гипотеза об адаптации родококков к росту нагидрофобных субстратах путем перераспределения биосурфактантов между средой иклеточной поверхностью.Впервые выделены и идентифицированы главные компоненты гликолипидов,которые продуцируют нефтеокисляющие бактерии рода Rhodococcus при пониженнойтемпературы (10оС).
Эти соединения представляют собой смесь изомерных гомологов:2,3,4-деканоил-октаноил-сукцинил-2'-деканоилтрегалозы; 2,3,4-диоктаноил-сукцинил-2'деканоилтрегалозы;2,3,4-диоктаноил-сукцинил-2'-октаноилтрегалозы;2,3,4дидеканоил-сукцинил-2'-деканоилтрегалозы.Впервые установлено, что родококки при росте на гексадекане формируютмультимембранные структуры(ММС), которые напоминают ламеллярныевнутримембранные структуры. Эти структуры связаны с накоплениями гидрофобныхвеществ в виде включений внутри клетки, что указывает на их роль в транспорте ипервичной трансформации гексадекана до гексадекановой кислоты.Теоретическая и практическая значимостьДанная работа расширяет представления о биосурфактантах грамположительныхбактерий рода Rhodococcus и их участии в утилизации гидрофобных субстратов.Показано, что штамм R.
erythropolis X5 выделяет в культуральную средусукцинилтрегалолипиды(2,3,4-деканоил-октаноил-сукцинил-2'-деканоилтрегалозы;2,3,4-диоктаноил-сукцинил-2'-деканоилтрегалозы;2,3,4-диоктаноил-сукцинил-2'октаноилтрегалозы; 2,3,4-дидеканоил-сукцинил-2'-деканоилтрегалозы) с высоким4выходом и может служить продуцентом трегалолипидных биосурфактантов.
Физикохимические характеристики сукцинилтрегалолипидов свидетельствуют об ихэффективности как биосурфактантов, что определяет дальнейшие широкие возможностиих применения. Обоснована целесообразность использования штаммов R. erythropolisX5 и R. erythropolis S67 в биопрепаратах для ремедиации нефтезагрязненныхтерриторий в условиях холодного климата, в том числе за счет их способностипродуцироватьсукцинилтрегалолипиды.Выявленныезакономерностифункционирования микроорганизмов при участии биосурфактантов в процессебиодеградации гексадекана при пониженной температуре формируют теоретическуюоснову для разработки биопрепаратов и биотехнологий для очистки нефтезагрязненныхрегионов в условиях холодного климата.Основные положения, выносимые на защиту1.
Влияние температуры на динамику и уровень продукции биосурфактантовродококками, входящими в биопрепарат «МикроБак», при росте на гексадекане наоснове сравнительного анализа физико-химических показателей культуральной среды(поверхностное натяжение, содержание углеводов) и роста бактерий. Выявленатенденция снижения гидрофобности клеточной поверхности при увеличениисодержания гликолипидов, продуцируемых бактериями в культуральную среду.2.
Результаты анализа связанного гексадекана и жирнокислотного состава клеточныхлипидов, которые свидетельствуют о накоплении триацилглицеридов, а не гексадекана,в виде гидрофобных включений.3. Особенности ультраструктурной организации клеток родококков, выращенных нагексадекане при пониженной температуре.4.Химическаяструктураифизико-химическиесвойствагомологовсукцинилтрегалолипида – основного компонента внеклеточных биосурфактантов,продуцируемых родококками при пониженной температуре.5. Биодеградация гексадекана родококками при участии в качестве дополнительногокомпонента сукцинилтрегалолипида.Апробация работы. Результаты работы были доложены на международномконгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 19-21февраля 2017 г.); IV международной конференции «Микробное разнообразие ресурсный потенциал» (Москва, 23 ноября 2016); Научно-практической конференции«Биотехнология: наука и практика» (Крым, 2014, 2015, Ялта, 2016); II Пущинскойшколе-конференции "Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов"(Пущино, 07-11 декабря 2015); Всероссийской конференции с элементами научнойшколы для молодежи «Экотоксикология» (Тула, 2014, 2015 и 2016г); IX региональноймолодёжной научно-практической конференции ТулГУ (Тула, 14 октября 2015).Результаты исследований по теме диссертации представлены в 4 статьях вжурналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий ВАК, 55статьях в журналах (РИНЦ), и 7 сообщениях в форме тезисов и материалов профильныхконференций.Личный вклад автора состоял в разработке некоторых теоретических иэкспериментальных подходов по теме исследования на основе анализа литературныхисточников, проведении большей части экспериментов, обобщении полученных данныхи анализе результатов.
Автор подготовил материалы для публикации научных статей ипринимал активное участие в их написании в соавторстве.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,литературного обзора, экспериментальной части, анализа результатов исследований иих обсуждения, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на_126_стр., содержит _39_ рисунков и _20_ таблиц.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
