Влияние пролина

Аминокислоты аргинин и пролин образуются из общего предшественника — глутаминовой ки­слоты. Было изучено влияние пролина на биосинтез аргинина, а также на активность фермента глутаматдегидрогеназы (ГДГ), катализирующего образование глутаминовой кислоты из а-кетог- лутарата.

Из рис.16 видно, что у обоих пролиновых ауксотрофов при концентрациях пролина, пре­вышающих оптимальную, наблюдается снижение уровня накопления аргинина в фермента­ционной среде на 40-50 %. Выращивание прототрофных штаммов в условиях повышенной концентрации пролина также вызывает снижение выхода аргинина. Было показано, что в куль­туральной жидкости прототрофных штаммов накапливается до 1,3 г/л пролина. Это позволяет предположить влияние пролина на ферменты, ответственные за биосинтез как аргинина, так и глутаминовой кислоты.

Чтобы установить, связана ли ауксотрофность по пролину с дефектом первого фермента пути биосинтеза пролина — глутаматкиназы (ГК), мы сравнили активность этого фермента у дикого штамма Br. flavum АТСС 14067 и двух изученных ауксотрофов — 83(Рго~) и 194(Рго'). Показано, что уровни активности ГК у трех штаммов составили соответственно — 4,8; 5,2; 5,0. Таким обра­зом, ГК ауксотрофных штаммов полностью сохраняет активность, а ауксотрофность вызвана дефе­ктом других ферментов биосинтеза пролина. Мы предположили, что негативное влияние высоких концентраций пролина на продукцию аргинина вызвано снижением активности ГДГ. В связи с этим мы изучили влияние пролина, а также других аминокислот семейства глутаминовой кисло­ты на активность ГДГ у штамма дикого типа АТСС 14067 и ряда мутантных штаммов-продуцентов аргинина.

Отмечено (табл.7) заметное снижение активности фермента при повышении концентрации про­лина в питательной среде как у дикого штамма, так у прототрофных и ауксотрофных по пролину штаммов. У ауксотрофных мутантов влияние пролина на активность ГДГ более выражено, что, повидимому, объясняется отсутствием пула эндогенного пролина.

Из всех испытанных аминокислот только глутаминовая кислота в концентрациях, в десятки раз превышающих концентрацию а-кетоглутаровой кислоты (50 и 100 мМ), подавляет активность ГДГ (табл. 9).

Влияние аминокислот в ростовой среде на активность ГДГ у штамма дикого типа АТСС / 4067 и мутантных штаммов-продуцентов аргинина

Табл. 8.

в присутствии ряда аминокислот

Табл. 9. Влияние глутаминовой кислоты

на активность глутаматдегидрогеназы у штамма дикого типа АТСС 14067

Полученные данные подтверждают наше предположение, что одной из причин снижения уровня биосинтеза аргинина в присутствии высоких концентраций пролина может быть репрессия проли­ном синтеза глутаматдегидрогеназы. В культуральной жидкости прототрофных штаммов-проду­центов аргинина содержится до 1,3 мг/мл пролина, что приводит к их низкой биосинтетической активности. Контролируемое низкое содержание пролина в среде может быть одной из причин зна­чительного увеличения уровня биосинтеза аргинина у ауксотрофных по пролину продуцентов.

5.8.2.