ЗМІНИ ПІГМЕНТНОГО СКЛАДУ RHODOPSEUDOMONAS YAVOROVII IMB B-7620 ЗА ВПЛИВУ СОЛЕЙ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.18524/2307-4663.2024.1(60).297340Ключові слова:
каротиноїди, бактеріохлорофіл а, ферум, кобальт, купрум, хромАнотація
Метою роботи було з’ясувати зміни пігментного складу Rhodopseudomonas yavorovii IMB B-7620 за впливу ферум(ІІІ) цитрату, кобальт(ІІ) хлориду, купрум(ІІ) хлориду та калій біхромату. Матеріали і методи. Бактерії R. yavorovii IMB B-7620 вирощували за температури + 27 ... + 30 °C упродовж 14 діб у середовищі ATCC № 1449, у яке вносили 1,0–12,0 мМ ферум(ІІІ) цитрату, 1,0–15,0 мМ кобальт(ІІ) хлориду, 0,050–0,500 мМ купрум(ІІ) хлориду чи 0,010–0,045 мМ калій біхромату. Клітини бактерій відокремлювали від середовища центрифугуванням, ресуспендували в ацетоні та руйнували на ультразвуковому дезінтеграторі. Отриману суспензію витримували упродовж 24 год за температури -20 °С, після чого центрифугували і 0,5 мл супернатанту фільтрували крізь мембранні фільтри (діаметр пор 0,45 мкм). Хроматографічне розділення пігментів здійснювали за допомогою системи високоефективної рідинної хроматографії. Результати. На 14 добу культивування за впливу сполук важких металів у клітинах бактерій R. yavorovii ІМВ В-7620 відбуваються зміни якісного та кількісного складу пігментів. За впливу ферум(ІІІ) цитрату, кобальт(ІІ) хлориду та калій біхромату виявлено зниження вмісту пігментів у клітинах R. yavorovii ІМВ В-7620. Вміст лікопіну знижувався на 22,1–83,9%, бактеріохлорофілу а – на 33,8–86,0%, порівняно із контролем. За впливу купрум(ІІ) хлориду зростав не лише вміст пігментів, а й кількість їхніх ізомерів. За впливу сполук досліджених металів у клітинах виявлено невеликий вміст ангідрородовібрину, який не виявляли у контролі. Висновки. За впливу сполук важких металів у клітинах бактерій R. yavorovii ІМВ В-7620 відбуваються зміни якісного та кількісного складу пігментів. Ферум(ІІІ) цитрат, кобальт(ІІ) хлорид та калій біхромат спричиняли зниження вмісту пігментів у клітинах R. yavorovii ІМВ В-7620. За впливу купрум(ІІ) хлориду зростав не лише вміст пігментів, а й кількість їхніх гомологів та ізомерів, зокрема лікопіну, який може виконувати захисну функцію. За впливу всіх досліджених солей металів у клітинах виявлено невеликий вміст ангідрородовібрину, який не виявляли у контролі. Очевидно, що це може також сприяти захисту клітин від стресових чинників.
Посилання
Petrovska IR, Salyha YuT, Vudmaska IV. Statistical methods in biological research: a textbook. Kyiv: Ahrarna nauka. 2022. 172 p. (in Ukrainian).
Tarabas OV, Hnatush SO, Halushka AA, Moroz OM. Pigments of Rhodopseudomonas IMV В-7620. Microbiology and biotechnology. 2018; 1:57–65. https://doi.org/10.18524/2307-4663.2018.1(41).120468 (in Ukrainian).
Arunakumara KKIU, Zhang X. Effects of heavy metals (Pb2+ and Cd2+) on the ultrastructure, growth and pigment contents of the unicellular cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2009; 27(2):383-388. https://doi.org/10.1007/s00343-009-9123-1
Borrego CM., Garcia-Gil LJ. Separation of bacteriochlorophyll homologues from green photosyn-thetic sulfur bacteria by reversed-phase HPLS. Photosynth. Research. 1994; 41:157–163. https://doi.org/10.1007/bf02184156
Chasse GA, Mak ML, Deretey E, Farkas I, Torday LL, Papp JG, ... Rao AV. An ab initio computa-tional study on selected lycopene isomers. Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. 2001; 571(1-3):27-37. https://doi.org/10.1016/S0166-1280(01)00424-9
Frigaard N-U, Larsen KL, Cox RP. Spectrochromatography of photosynthetic pigments as a fin-gerprinting technique for microbial phototrophs. FEMS Microbiol. Ecol.1996; 20:69–77.
Fröhlich C, Schmid B, Breithaupt DE, Böhm V. Isolation and structural elucidation of different ge-ometrical isomers of lycopene. International Journal for Vitamin and Nutrition Research. 2007; 77(6):369-375. https://doi.org/10.1024/0300-9831.77.6.369
Giotta L, Agostiano A, Italiano F, Milano F, Trotta M. Heavy metal ion influence on the photosyn-thetic growth of Rhodobacter sphaeroides. Chemosphere. 2006; 62(9):1490-1499. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2005.06.014
Gupta RS, Khadka B. Evidence for the presence of key chlorophyll-biosynthesisrelated proteins in the genus Rubrobacter (Phylum Actinobacteria) and its implications for the evolution and origin of photosynthesis. Photosynthesis Research. 2016; 127(2):201–218. https://doi.org/10.1007/s11120-015-0177-y
Isaacson T, Ohad I, Beyer P, Hirschberg J. Analysis in vitro of the enzyme CRTISO establishes a poly-cis-carotenoid biosynthesis pathway in plants. Plant Physiology. 2004; 136(4): 4246-4255. https://doi.org/10.1104/pp.104.052092
Jaime-Pérez N, Kaftan D, Bína D, Bokhari SNH, Shreedhar S, Küpper H. Mechanisms of sublethal copper toxicity damage to the photosynthetic apparatus of Rhodospirillum rubrum. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics. 2019; 1860(8):640-650. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2019.06.004
Lee MT, Chen BH. Separation of lycopene and its cis isomers by liquid chromatography. Chroma-tographia. 2001; 54:613-617. https://doi.org/10.1007/bf02492187
Li L, Liu Z, Jiang H, Mao X. Biotechnological production of lycopene by microorganisms. Applied Microbiology and Biotechnology. 2020; 104:10307–10324. https://doi.org/10.1007/s00253-020-10967-4
Li M, Ning P, Sun Y, Luo J, Yang J. Characteristics and application of Rhodopseudomonas palus-tris as a microbial cell factory. Frontiers in bioengineering and biotechnology. 2022; 10:897003. https://doi.org/10.3389%2Ffbioe.2022.897003
Miller LC, Martin DS, Liu LN, Canniffe DP. Composition, Organisation and Function of Purple Photosynthetic Machinery. In Microbial Photosynthesis Ed Q Wang. Springer, Singapore, 2020:73–114.https://doi.org/10.1007/978-981-15-3110-1_4
Mizoguchi T, Isaji M, Harada J, Tsukatani Y, Tamiaki H. The 17-propionate esterifying variants of bacteriochlorophyll-a and bacteriopheophytin-a in purple photosynthetic bacteria. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2015; 142:244-249. http://dx.doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2014.12.013
Moraleda-Muñoz A, Pérez J, Fontes M, Murillo FJ, Muñoz-Dorado J. Copper induction of carote-noid synthesis in the bacterium Myxococcus xanthus. Molecular Microbiology. 2005: 56(5):1159–1168. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2005.04613.x
Müller L, Goupy P, Fröhlich K, Dangles O, Caris-Veyrat C, Böhm V. Comparative study on antiox-idant activity of lycopene (Z)-isomers in different assays. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2011; 59(9):4504-4511. https://doi.org/10.1021/jf1045969
Muzziotti D, Adessi A, Faraloni C, Torzillo G, De Philippis R. Acclimation strategy of Rhodopseu-domonas palustris to high light irradiance. Microbiological Research. 2017; 197:49–55. https://doi.org/10.1016/j.micres.2017.01.007
Nelis HJ, De-Leenheer AP. Profiling and quantitation of bacterial carotenoids by liquid chromatog-raphy and photodiode array detection. Appl. Environ. Microbiol. 1989; 55(12):3065–3071.
Ortega-Ramos M, Canniffe DP, Radle MI, Hunter CN, Bryant DA, Golbeck JH. Engineered biosyn-thesis of bacteriochlorophyll gF in Rhodobacter sphaeroides. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics. 2018; 1859(7):501-509. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2018.02.006
Papaioannou EH, Liakopoulou-Kyriakides M, Karabelas AJ. Natural origin lycopene and its “green” downstream processing. Critical reviews in food science and nutrition. 2016; 56(4):686–709. https://doi.org/10.1080/10408398.2013.817381
Senge MO, Smith KM. Biosynthesis and Structures of the Bacteriochlorophylls In Anoxygenic Pho-tosynthetic Bacteria. Advances in Photosynthesis and Respiration Eds RE Blankenship, MT Madigan, CE Bauer. Springer, Dordrecht, 1995; 2:137–151. https://doi.org/10.1007/0-306-47954-0_8
Sutherland GA, Qian P, Hunter CN, Swainsbury DJ, Hitchcock A. Engineering purple bacterial ca-rotenoid biosynthesis to study the roles of carotenoids in light-harvesting complexes. Methods in Enzymology. 2022; 674:137–184. https://doi.org/10.1016/bs.mie.2022.04.001
Tarabas OV, Hnatush SO, Tashyrev OB, Hovorukha VM, Havryliuk OA, Moroz OM, Halushka AA. Production of hydrogen by purple non-sulfur bacteria Rhodopseudomonas yavorovii IMV B-7620. Mіkrobіologіchnij Zhurnal. 2021; 83(5):19-29. https://doi.org/10.15407/microbiolj83.05.019
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 С. Я. Комплікевич, О. Д. Масловська, А. А. Галушка, С. О. Гнатуш
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор передає журналу (університету) на безоплатній основі невиключні права на використання статті (на весь строк дії авторського права починаючи з моменту публікації, розміщення статті на веб-сторінці журналу, в репозитарії відкритого доступу) без одержання прибутку; на відтворення статті чи її частин в електронній формі (включаючи цифрову); виготовлення ії електронних копій для постійного архівного зберігання; виготовлення електронних копій статті для некомерційного розповсюдження; внесення статті до бази даних репозитарію; надання електронних копій статті в доступі мережі інтернет.
Автор гарантує, що у статті не використовувалися статті або авторські права, які належать третім особам; гарантує, що на момент розміщення статті на веб-сторінці, в репозитарії ОНУ лише йому належать виключні майнові права на статтю, що розміщується; майнові права на статтю ні повністю, ні в частині нікому не передано (не відчуджено), майнові права на статтю ні повністю, ні в частині не є предметом застави, судового спору або претензій з боку третіх осіб.
Автор зберігає за собою право використовувати самостійно чи передавати права на використання статті третім особам.
Автор надає журналу право на використання статті такими способами:
переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати її за погодженням з автором; перекладати статтю у випадку, коли стаття викладена мовою іншою, ніж мова, якою передбачена публікація у виданні. Якщо журнал виявить бажання використовувати статтю іншими способами: перекладати, розміщувати повністю або частково у мережі інтернет, публікувати статтю в інших, в тому числі іноземних виданнях, включати статтю як складову частину до інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, умови оформлюються додатковою угодою.
Автор підтверджує, що він є автором (співавтором) цієї статті; авторські права на дану статтю не передані іншому видавцю; дана стаття не була раніше опублікована у будь-якому іншому виданні до публікації її журналом.
Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.
