Химия - Хитиназы - Хитинолитические ферменты как фактор антагонизма бактериальных штаммов

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Хитиназы
2. Классификация углеводсвязывающих участков
3. Расщепление хитина хитиназами in vivo в бактериях
4. Физиологическая роль хитиназ
5. Хитинолитические ферменты как фактор антагонизма бактериальных штаммов
6. Значение хитиназ и перспективы их использования

Первые исследования бактериальных хитинолитических ферментов как возможного фактора антагонизма датированы началом 60-х годов XX века, когда было опубликовано несколько работ, посвящённых антифунгальной активности почвенных хитинолитических бактерий родов Bacillus и Pseudomonas . Было установлено, что клеточная стенка грибов, содержащая хитин в качестве основного структурного компонента, может быть разрушена под действием бактериальных хитиназ. Последующие эксперименты с использованием очищенных хитиназ, хитиназ-негативных мутантов и хитиназ-позитивных трансформантов чётко продемонстрировали участие хитиназ в миколизе . К настоящему времени показано, что особенно чувствительными к действию бактериальных хитиназ являются концевые участки грибных гиф, так как именно в данных частях мицелия происходит синтез волокон хитина .

Тем не менее, фактическая роль бактериальных хитиназ в миколитическом процессе до конца не ясна. Было замечено, что механизм, благодаря которому осуществляется ингибирование роста грибов хитиназами, далеко не всегда осуществляется за счёт их хитинолитической активности. В этой связи примечательно, что бактериальные хитиназы, относящиеся к семейству 18, не обладают какой-либо антифунгальной активностью. Более того, не совсем понятно, различие ли в структуре или в ферментативной активности хитиназ связано с их потенциальной антифунгальной активностью. Многие исследования с применением индуцированного мутагенеза, призванные установить общие свойства хитиназной антифунгальной активности, так и не выявили какой-либо чёткой закономерности. Так, мутантные хитиназы класса I из семян каштана, не обнаруживавшие хитинолитической активности, проявляли большую антифунгальную активность, нежели хитиназы дикого типа . Антифунгальная активность хитиназ класса I табака была в три раза выше при наличии хитин-связывающего домена . Эти результаты показали, что большая роль в антифунгальной активности принадлежит хитин-связывающей активности, а не хитиназной. И наоборот, хитин-связывающий домен хитиназы класса I ржи не проявлял никакой антифунгальной активности, в то время как наличие каталитического домена этой же хитиназы приводило к ингибированию роста контрольного грибного патогена . В исследованиях Andersen и соавт. использовали мутантную хитиназу класса II ячменя, лишённую хитинолитической активности, и показали, что антифунгальная активность при этом снизилась на 85 % по сравнению с диким типом. Хитиназы с хитин-связывающим доменом имеют антифунгальный механизм, отличный от такового хитиназ, лишённых этого домена. При наличии интактного хитин-связывающего домена, антифунгальная активность осуществляется в основном за счёт связывания хитина ферментом .

Кроме того, бактериям для осуществления лизиса грибного мицелия требуются и другие факторы . В результате многочисленных экспериментов in vitro было показано, что почвенные бактерии значительно различаются по своим миколитическим свойствам. De Boer и соавт. предположили, что такой широкий спектр различий может быть объяснен участием в миколизе антибиотиков. Обычно бактерии продуцируют несколько типов эндо- и экзохитиназ. Roberts и Selitrennikov установили, что эндохитиназы оказывают более сильное действие на рост мицелия, нежели экзохитиназы. Однако максимальный антифунгальный эффект достигался при действии комплекса, включающего как эндо-, так и экзохитиназы.

Открытие явления миколиза, осуществляемого хитинолитическими бактериями, побудило к дальнейшим исследованиям данного процесса с целью возможного применения подобных штаммов для защиты растений. В поле зрения таких исследований попали ризосферные бактерии, так как они лучше адаптируются к условиям среды, в которых фитопатогенные грибы поражают корни растений.

Различными исследователями было показано, что штаммы с установленной in vitro антифунгальной активностью уменьшают симптомы болезней растений в условиях оранжереи . Однако применение таких штаммов в полевых условиях оказалось гораздо менее успешным . Для разрешения этой проблемы необходима дополнительная информация об экологической функции продуцирующих хитиназы бактерий и роли, которую их миколитическая активность играет в естественных условиях.

Просмотров: 6018

<<< Семейство GH97