Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние селена и цинка на рост Spirulina Platensis и оптимизация внутриклеточного накопления этих элементов

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Влияние селена и цинка на рост Spirulina Platensis и оптимизация внутриклеточного накопления этих элементов"

На правахрукописи

ПОПОВА Виктория Викторовна

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА И ЦИНКА НА РОСТ

бртиьтл рьлттш и оптимизация

ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО НАКОПЛЕНИЯ ЭТИХ ЭЛЕМЕНТОВ

03.00.23 - Биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -2004

Работа выполнена в Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН в Отделе молекулярных основ внутриклеточной регуляции и биотехнологии фотоавтотрофных биосинтезов, г. Москва

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор биологических наук

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор биологических наук, профессор

доктор биологических наук, профессор

Пронина Наталия Александровна

Градова Нина Борисовна Иванов Виктор Борисович

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Московский Государственный Университет им. М З. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра «Физиология микроорганизмов»

ИР

Защита состоится «/ОъфбРрял-Х. 2004 г. в I у часов на заседании диссертационного совета'ДМ212.204.13 в РХТУ им. Д.И. Менделеева (125047, Москва, Миусская пл., д.9) в 443 .

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ имени Д.И. Менделеева.

Автореферат диссертации разослан

«5? »^¿¿-¿Уе

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, ДМ212.204.13

ШакирИЗ.

2001-4 26971

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

• ■ Актуальность проблемы. - Исследования последних лет показывают, что обеспеченность жителей многих регионов России микроэлементами значительно снижается (Скальный, 1999; Тутельян и др, 2002). Это обусловлено истощенностью почв, вызванной неправильным ведением сельскохозяйственных работ, глобальным изменением окружающей среды, а также ухудшением качества продуктов питания. В то же время повысившийся уровень стресса в результате загрязнения окружающей среды и особенностей стиля жизни, современного человека увеличивает его потребности в некоторых питательных компонентах. Другими словами, для сохранения питательной ценности, продуктов человечество встало перед: необходимостью их балансировки, в том числе с помощью биологически активных добавок, полученных из натуральных растительных источников.

В последнее время в качестве, таких источников используются5 фотосинтезирующие одноклеточные организмы;(Richmond, 1986; Borowitzka and Borowitzka, 1988; Цоглин и Габель, 2000), среди которых наиболее перспективной, следует считать цианобактерию Spirulina platens is. Во-первых, сравнительный анализ биохимического состава микроводорослей показал преимущество S. platensis перед, многими фотосинтезирующими организмами (Трубачёв и др., 1976; Richmond, 1986). Во-вторых, пластичность метаболизма микроводорослей позволяет управлять качеством биомассы путем направленного изменения условий культивирования и использовать их для транспорта в организм физиологически важных элементов в биологически активной форме (Клячко-Гурвич, 1966; Семененко, 1985). И, в-третьих,. 5'. platensis является чрезвычайно устойчивой к воздействию стрессовых факторов и способна накапливать микроэлементы. в количествах, являющихся летальными для других микроорганизмов (Упитис, 1983).

В настоящее время несомненный интерес представляют эссенциальные микроэлементы селен и цинк, которые требуются для осуществления важнейших физиологических процессов в организме человека. При дефиците этих микроэлементов в организме возникают хронические заболевания желудочно-кишечного тракта, дерматиты, анемия, карликовость, половое недоразвитие, онкологические заболевания, катаракта и другие заболевания.

Цель и задачи исследования. В данной работе для нас представляло интерес исследовать внутриклеточное накопление селена и цинка в клетках Spirulina platensis с целью изучения устойчивости цианобактерии к этим элементам и поиска путей оптимизации их накопления в органических соединениях для получения биомассы, обогащенной данными микроэлементами.

; ^ национальная

БИБЛИОТЕКА

СПет«рбдфГ .

Б соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

1. Изучение влияния различных концентраций селена и цинка на рост 5". р1ШвтЫ;

2. Исследование биохимического состава 5. platвnsis при росте на модифицированных средах, обогащенных селеном и цинком;

3. Исследование способности клеток 5. platвnsis накапливать селен и цинк;

4. Исследование включения селена и цинка в состав органических соединений клетки;

5. Оптимизация условий культивирования, позволяющих получить биомассу с высоким содержанием микроэлементов..

Научная новизна. Определены, оптимальные и предельно допустимые концетрации 8е(ГУ) при культивировании; 5. platвnsis ГРРЛ8 В-256. Впервые исследовано влияние 8е(ГУ) на биохимический состав 5. platвnsis. Впервые детально изучена зависимость между внутриклеточным содержанием 8е(ГУ) и его содержанием в среде и показано, что клетки 5. platвnsis не способны лимитировать накопление селена вплоть до гибели культуры.. Впервые показано, что высокие концентрации 8е(ГУ) вызывают значительное снижение цитоплазматического рН. Новыми являются данные о зависимости накопления цинка.от стадии культивирования, на которой вносился элемент. Впервые показано, что цинк может включаться в состав линофильпых соединений цианобактерии. Впервые показано различие в накоплении цинка на свету и в темноте.

Научно-практическое значение. Полученные результаты могут быть применены в биотехнологии при производстве биологически активных добавок к пище человека и животных, в парфюмерной промышленности для получения различных косметических средств но уходу за колеей, в пищевой промышленности для обогащения продуктов микроэлементами. Также полученные результаты могут быть использованы для дальнейших исследований защитных механизмов цианобактериальной клетки на воздействие повышенных концентраций тяжелых металлов и токсических элементов.

Апробации работ. Материалы, вошедшие в диссертационную работу, были представлены: на конференции "Горизонты физико-химической биологии", Пущино, 2000; 1-ом Международном симпозиуме "Биотехнология - шродному хозяйству", Москва, 2000; конференции «Автотрофные микроорганизмы», Москва, 2000; 1-ой и 2-ой Международных конференциях «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов», Москва, 2001, 2003; Международной конференции «Достижения биотехнологии на блат будущего человечества», Самарканд, Узбекистан, 2001; Международном симпозиуме «Растения под влиянием стресса. окружающей среды», Москва, 2001; Меж;гународном симпозиуме «Молекулярная генетика и биотехнология», Москва, 2001;

5-ой Европейской конференции «Биотехнологая микроводорослей», Потсдам, Германии, 2003; 5-ом Съезде Всероссийского Общества Физиологов Растений, 1 leira, 2003.

Публикации.. Но материалам диссертационной работы опубликовано 12 работ, включая патент РФ, в которых отражены основные положения диссертации.

Структура диссертации. Диссертация состоит из разделов: Введение, Обзор литературы, Объект и методы исследований, Результаты и обсуждение, Заключение, Выводы, Список литературы. Работа изложена на 91 странице 'машинописного текста, включает 14 рисунков и 4 таблицы, список литературы содержит 201 наименование.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве- объекта- исследования- использовалась одноклеточная-термофильная нитчатая цианобактерия Spirulina platensis (Noidst.) Geitl. IPPAS B-256 из коллекции культур микроводорослей Института физиологии растений им. ICA: Тимирязева Российской Академии Наук (IPPAS,).

Культивирование цианобактерин осуществляли на среде Заррука в стерильных условиях при круглосуточном освещении (30 Вт/м2), непрерывном барботировании газо-воздушной смесью, содержащей 1,7-2% СОг, при 33-35°С (Семепенко, 1991). До внесения инокулята в среду добавляли селенит натрия и количестве 10 - 170 мг/л! Для изучения влияния серы на накопление селена культуру выращивали па модифицированной среде Заррука, содержащей 10% K2SO4 от стандартной среды. Сульфат, нитрат и хлорид цинка вводили в питательные среды либо до внесения посевного инокулята, либо при выходе культуры на линейную фазу в копцгагграциях 10-40 мг/л.

Биохимические анализы проводили на линейной стадии рост в клеточной массе, предварительно отмытой от культуральной среды. Образцы хранили при -20°С.

Содержание белка определяли по методу Lowry (Lowry ct al, 1951).

Содержание хлорофилла измеряли спектрофотомстричсски в мстапольных экстрактах (Сергеенко и др., 2000).

Содержание лнпофильных соединений оценивали весовым методом в пробах, экстрагированных метанолом при 60°С (Клячко-Гурвич, 1966).

Содержание углеводов определяли фенол-серным методом (Клячко-1 урнич, 1964).

Анализ аминокислотного состава белка проводили после гидролиза биомассы в 6 N НС1 на автоматическом анализаторе аминокислот АЛЛ 339М («Microtechna», Чехия) (Конарев, 1973).

Состав фосфорсодержащих соединений клетки и цитоилазматический 1)11 определяли с помощью спектроскопии 31Р-ядерного магнитного резонанса (31Р-ЯМР) на MSL-200 («Bruker», Германия) как описано (Пронина и др., 2002). Спектры снимали при частоте электромагнитного излучения 81 МГц с числом сканирований 3-5 тыс. Цитоплазматический рН определяли, используя зависимость химического сдвига пика

неорганических фосфатов цитоплазмы от рН. Для построения стандартной кривой использовали клеточный экстракт в 6 М НС104 согласно (Kichitsu et al., 1989). Идентификация пиков резонансных сигналов проведена согласно (Roberts, 1984).

Разрушение клеток проводили в гомогенизаторе Retsch-MM2 (Германия) в течение 10 мин при 90000 уд/мин с использованием стеклянных бус при соотношении бусы/суспензия 1:1.

Фракционирование бесклеточного гомогената на фракции растворимых белков и нерастворимых клеточных компонентов осуществляли центрифугированием при 14000 об/мин, 30 мин при 4°С.

Липофильные соединения экстрагировали метанолом при 60°.

Хроматографический анализ белков проводили с использованием колоночной хроматографии высоко давления на колонке 1,6x50 см. В качестве матрицы использовали Syperosa-12 («Pharmacia», Швеция). Белок элюировали с колонки фосфатным буфером, содержащим 0.05М КН2Р04,0,15М NaCl (рН 6,8), со скоростью 2 мл/мин.

Электрофоретическое разделение белков проводили в 15% полиакриламидном геле (Остерман, 1981).

Содержание селена определяли в биомассе или выделенных из нее клеточных фракциях с помощью индуктивно связанной плазмы масс-спектрометрии (ИСП-МС) по изотопу 82Se на автоматическом анализаторе HP 4500 Series ICP-MS («Hewlett Packard», США) (Javis et al., 1992), а также с помощью флуориметрического метода определения комплексов селена с 2,3-диаминонафталином (Голубкина, 1995).

Содержание цинка в культуральной среде, а также в биомассе S.platensis или выделенных из нее фракциях, озоленных путем мокрого сжигания в смеси азотной и хлорной кислот, определяли на атомно-адсорбционном спектрофотометре («Hitachi 270», Япония).

Статистическая обработка результатов.- Для получения достоверных результатов эксперименты проводили в 2-3-х биологических и не менее, чем в 3-х аналитических повторностях. В результатах работы представлены средние данные и относительные стандартные ошибки.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование роста S. platensis на средах, содержащих селенит-ионы. Исследование роста цианобактерии показало, что в присутствии 10-20 мг/л Nа2SеОз ростовые кривые почти полностью повторяли графическую характеристику контроля (рис. 1 А). Внесение в среду культивирования 30 и 50 мг/л селенита натрия вызывало падение скорости роста на линейной фазе и значительное снижение максимальной плотности суспензии при выходе кривой накопления биомассы на плато.

При:повышении концентрации Na2SeO3 до 100 мг/л (рис. 1 Б) наблюдали тс же закономерности роста на линейной фазе, более быстрый выход на стационарную фазу при низком значении максимальной плотности суспензии. Концентрации селенита натрия 150 и 170 мг/л особенно сильно подавляли скорость роста культуры на линейной стадии. При этом максимальная плотность суспензии клеток на стационарной фазе не достигала 1/4 от этого значения в контроле. В присутствии 100 мг/л селенита натрия на 11-ый день культивирования начинался лизис клеток, а при 150 и 170 мг/л на 6-ой день.

Следует отметить, что в присутствии 100-170 мг/л Nа2SеSО3 уже в начале линейной фазы культивирования в среде появлялся красный осадок, а сине-зеленые клетки цианобактерии приобретали красноватый оттенок, что связано с появлением элементарного селена Se(0) в среде и на поверхности клеток в результате восстановления селенита натрия.

Таким образом, S. platensis обладает чрезвычайно высокой устойчивостью к селену, в отличие от большинства фотосинтезирующих микроорганизмов (Richmond, 1986).

Изменение биохимического состава биомассы S. platensis. выращенной в присутствии SeflYl. При анализе состава биомассы S. platensis, полученной при культивировании цианобактерии в присутствии 10 и 20 мг/л селенита натрия в среде не отмечено достоверных изменений в содержании основных групп веществ в расчете на единицу сухого веса (табл. 1). Эти данные говорят о том, что селен в этих

концентрациях не оказывал существенного влияния на сдвиг белкового, липидного и углеводного обмена и, вероятно, легко метаболизировался. Последнее подтверждается также тем, что селенит в этих концентрациях не оказывал ингибирующего эффекта на рост (рис. ГА). В то же время из табл. 1 видна сильная обратная зависимость между концентрацией селенита натрия в среде и содержанием клеточного белка и ее прямая связь с содержанием углеводов и липидов в биомассе, что наблюдается у цианобактерий и микроводорослей и при других стрессовых условиях (Клячко-Гурвич, 1966; Семененко, 1985).

Таблица 1. Влияние селенита натрия на биохимический состав S. platensis

Концентрация Na2Se03, мг/л % от сухой массы

Белок Хлорофилл Углеводы Липиды

0 65±7 1,04±0,1 17±3 8±1

10 64±6: 0,77±0,05 19+2. 9±1.

20 62±7 0,70±0,05 16±3 10±1

50 54+3 1,10±0,08 22±2 14±1

100 46±3 0,90+0,08 24+3 16+1

Относительно метаболизма селена у микроводорослей известно немного. Показано, что он включается, главным образом, в свободные аминокислоты и белки. Являясь химическим аналогом серы, селен замещает ее в цистеине и метионине с образованием Se-аминокислот, которые принимают участие в синтезе белка наряду с S-аминокислотами (Bottino et al, 1984; Vandermeulen and Foda, 1988). Исследование аминокислотного состава белка в биомассе, полученной при выращивании культуры в присутствии 20 мг/л Na2SeO3, показало, что селенит не оказывает существенного влияния на изменение содержания серусодержащих кислот - цистеина и метионина, в которые селен может включаться с образованием селеноаминокислот.

Влияние селенита натрия на фосфорный обмен S. platensis и внутриклеточный рН. Для более детального изучения процесса адаптации клеток к различному составу культуральной среды был проведен сравнительный анализ 31Р-ЯМР спектров клеток S. platensis, выращенных в присутствии Se(IV) и без него. Как видно из представленных спектров (рис. 2) наблюдался значительный химический сдвиг неорганического ортофосфата (Pj) от 2,28 рт в контроле (спектр А) до 1,55 ррт в опыте в присутствии 100 мг/л Na2SeO3 (спектр В). Этот сдвиг соответствует сильному подкислению цитоплазмы на 1 ед. рН (от 7,17 до 6,18), что, безусловно, связано с подавлением роста культуры (см. рис. 1 Б). Снижение ростовых параметров в присутствии 100 мг/л Na2SeO3 коррелирует также с падением сигналов фосфорных эфиров Сахаров (пики 3-5 ppm), что указывает на ингибирование фотосинтеза. При

культивировании S. рШет1з в присутствии 20 мг/л, когда не отмечалось заметных изменений в росте (рис. 1А, кривая 3) и биохимическом составе биомассы (табл. 1), ЯМР спектры совпадали с таковыми в контроле (рис. 2, спектры А и Б).

Рис. 2. "Р-ЯМР спектры (/л vivo) S. platensis, выращенной без (А), в присутствии 20 (Б) и 100 (В) мг/л Na2SeQ¡. Число сканирований 4500 (А) и 3000 (Б, В).

Исследование динамики накопления селена в клетках & р1Швт18. Анализ внутриклеточного накопления селена при культивировании X platensis на средах с различным содержанием №^еО3 (рис. 3) позволил установить заметное повышение внутриклеточной концентрации Se уже при минимальной из исследованных концентраций селенита натрия в среде. Содержание внутриклеточного селена находилось в прямой зависимости от концентрации селенита в среде, что, в свою очередь, говорит о неспособности клеток лимитировать его накопление вплоть до летальных величин.

При снижении в среде культивирования в 10 раз концентрации серы (с 1,0 до 0,1 г/л K2SO4) накопление селена у Л platensis значительно возрастало (табл. 2) в расчете как на сухую массу (вдвое), так и на белок (втрое).

При этом основная доля селена включалась в белковую фракцию, поскольку его содержание в белке и в суммарной биомассе в расчете на единицу сухой массы практически совпадало.

Таблица 2. Влияние количества серы в среде на накопление селена клетками 5. platвnsis в присутствии 20 мг/л селенита натрия,

Концентрация S, мг/л Содержание белка, мг/г Содержание Se

В биомассе - Во фракции белков

мг/г сухой массы г мг/г сухой массы мг/г белка

300 0,60±0,05 0,155±0,008; 0,147±0,01 0«280±0,02

30 0,28±0,03 0,306±0,02. 0,25б±0,03 0,914±0,07

В то же время из табл. 2 видно, что при дефиците серы содержание суммарного белка в биомассе уменьшается в 2 раза, что, безусловно, снижает суммарное обогащение биомассы селеном и указывает на изменение ее качественного состава. Таким образом, увеличение отношения Se/S, вероятно, глубоко угнетает синтез белка, хотя при этом и усиливает, включение селена в серусодержащие аминокислоты, позволяя в 3.3 раза обогатить селеном белок и только в 1.5 раза биомассу

Влияние цинка на рост S. platensis.

Внесение в среду культивирования одновременно с инокулятом 22 мг/л цинка в составе Zn(NO3)2 не изменяло ход графической кривой роста S. platensis (рис. 4 А, кривая 2). Снижение продуктивности культуры наблюдалось по мере увеличения содержания цинка от 4,4 до 8,8 мг/л. В концентрациях, выровненных по содержанию цинка, ZnSO4 оказывал сходный эффект на рост культуры (рис. 4 Б). Однако рост S. platensis ингибировался уже в присутствии 4,8 мг/л цинка в составе ZnCl2 и не наблюдался при его концентрации в среде 9,6 мг/л (рис. 4 В).

Внесение до 4,4 мг/л цинка в составе Zn(NO3)2 в начале линейной стадии вызывало некоторое стимулирование роста (рис 5, кривые 2,3). Однако в присутствии 8,8 мг/л цинка, внесенного в начале линейной фазы, культура погибала (рис. 5), чего не наблюдалось при. внесении такого же количества этой соли в период лаг-фазы.(рис. 4 А). Сравнение ростовых кривых рис. 4 А и 5 показывает, что при внесении цинка на линейной стадии порог чувствительности S. platensis к этому металлу снижается.

Изучение биохимического состава S. р1а1гтк. выращенной в присутствии ионов цинка. Исследование биохимического состава, 51 platensis показало, что содержание тотального белка в клетках уменьшалось по сравнению с контролем при введении в среду культивирования нитрата цинка (табл. 3).

При увеличении концентрации цинка до 8,8 мг/л содержание общего белка в клетках сокращалось втрое по сравнению с контролем..Такое подавление биосинтеза

белка, вероятно, связано со стрессовым воздействием тяжелого металла на клетку. Анализируя кривые роста (рис. 4 А) мы видим также, что эта концентрация цинка вызывает сильное ингибирование роста культуры.

Количественное определение хлорофилла показало, что его содержание в клетках S.platensis практически не изменялось при концентрации цинка в среде от 2,2 до 6,6 мг/л (табл. 4). В присутствии 8,8 мг/л цинка в среде содержание хлорофилла в клетках заметно возрастало.

Табл. 3. Содержание белка и хлорофилла в клетках Л. platensis при культивировании на средах, обогащенных цинком

Содержание, % от сух. массы Содержание цинка в среде, мг/л

0 (контроль) 2,2 4,4 6,6 8.8

Белок 61,4±5,2 51,5±4,3 45,8±3,8 47,7±3,2 17,8±1,2

Хлорофилл 3,73±0,20 3,45±0,15 3,65±0,22 3,94±0,25 4,96±0,31

Динамика накопления цинка клетками Л'. platensis. Динамика накопления цинка зависела от стадии развития культуры, на которой микроэлемент вносился в питательную среду. При внесении цинка в среду вместе с инокулятом в концентрациях 2,2 - 4,4 мг/л внутриклеточное накопление цинка в расчете на единицу сухой массы происходило постепенно и достигало максимума на 4-6 день культивирования (рис. 6 А), что соответствовало приблизительно середине линейной стадии роста (рис. 4 А). После чего происходил достаточно быстрый вынос металла из клетки и к 8 суткам (начало стационарной стадии роста) концентрация цинка в клетке была практически равна его внутриклеточной концентрации в начале эксперимента. При внесении цинка на линейной стадии роста наблюдалась быстрая аккумуляция (в течение 1 ч) тяжелого металла с последующим быстрым выносом металла обратно в среду культивирования (рис. 6 Б). Возможно, эта разница в скорости аккумуляции металла клетками связана с различным составом клеточной оболочки на разных стадиях роста. Также, вероятно, что при длительной адаптации цианобактерии к избытку цинка (рис. 6 А) этот тяжелый металл каким-то образом компартментализируется во внутриклеточных структурах, не оказывая влияния на ростовые процессы, а затем постепенно выводиться из клетки на поздних этапах культивирования. При внесении цинка во время активного роста (рис. 6 Б) клетка создает барьеры для транспорта элемента внутрь клетки, сорбирует металл клеточными оболочками и далее выносит металл в среду культивирования.

О 2 4 6 8 10 Время, сутки

О 20 40 60 Время, час

Рве. б. Динамика накопления цинка клетками &р1а1еп$я.

Культуру выращивали в присутствии 2п(ИОз)2. Соль вносили вместе с инокулятом (А) на линейной стадии роста (Б) в концентрациях (мг/л): 2,2 (1), 4,4 (2).

О 5 10 0 20 40 60

Время, сутки Время, ч

Рис. 7. Изменение содержания цинка в клетках Б.рШепзи (2) и в среде культивирования (1).

Культуру выращивали в присутствии ^(N03)2 (2,2 мг/л цинка). Соль вносили' одновременно с инокулятом (А) и на линейной стадии роста (Б). Пунктиром отмечена (3) расчетная кривая, вычисленная по формуле:

^ С внесенного икнка (С в клетке С в среде)-

При расчете содержания • внутриклеточного цинка на мл суспензии (рис. 7) видна такая же динамика его изменения, как и при расчете на единицу сухой массы (рис. 6). Остается неясным, почему суммарное содержание цинка в среде и клетке ниже концентрации внесенного цинка (рис. 7 А).. Эти потери, представленные расчетной кривой 3, можно объяснить тем, что цинк хелатируется какими-то прижизнеными выделениями цианобактерии, которые теряются при отмывке клеток после их отделения от среды.

Изменение содержания цинка в среде культивирования.является зеркальным: отражением его накопления в клетках, если цинк введен на линейной стадии роста (рис. 7 Б). При этом увеличение содержания, внутриклеточного цинка. полностью коррелирует со снижением содержания металла: в среде,. что. свидетельствует о прочной связи цинка в клетках цианобактерии.

Влияние света на внутриклеточное накопление пинка S. ptatensis. Как видно из рис. 8, клетки S. platensis способны накапливать цинк как на свету, так и в темноте. Но если на свету клетки накапливали цинк только в течение первого часа экспозиции и далее постепенно выводили его в среду культивирования, то в темноте наблюдалось практически постоянное накопление цинка в течение 48 ч.

Вероятно, на свету в активно фотосинтезирующих клетках S. platensis индуцируются металлорегуляторные системы (Patzer and Hantke, 2000; Outten. and O'Halloran,- 2001), ограничивающие аккумуляцию цинка и активирующие вынос тяжелого металла в среду культивирования.

Рис. 8. Влияние света на накопление цинка клетками & ркиепзй.

Культуру выращивали в присутствии 2,2 мг/л ^О^ОзЬ. Соли вносили на линейной стадии роста. После внесения цинка в питательные среды клетки экспонировали на свету (1) и в темноте (2).

Адсорбция пинка сухой биомассой S. platensis. В мертвых клетках максимальное количество цинка накапливалось уже в первые минуты после внесения металла в среду, как результат формирования связей металла с клеточными оболочками. Биосорбция тяжелых металлов «неживыми» клетками установлена также другими авторами (Kuyucak and Volesky, 1990; Sag and Kutsal, 1996).

Металлсвязывающие соединения S. platensis. При разделении биомассы S.platensis, обогащенной цинком, на фракции было показано, что около 70% цинка содержится в составе суммарного клеточного белка, и около 30% цинка обнаруживалось в составе липофильных соединений. При этом две трети - от тотального белка клетки включалось во фракцию растворимых белков. В 80-е годы из растительных организмов были выделены специфические металлсвязывающие белки металлотионеины и фитохелатины, которые активно синтезируются в организме под влиянием высоких концентраций тяжелых металлов (Алексеева-Попова, 1991). Наиболее хорошо изученными на сегодняшний день являются металлсвязывающие белки, выделенные из ряда цианобактериальных штаммов с молекулярной массой в пределах 3-15 кДа (Turner and Robinson, 1995; Blindauer et al, 2002).

При хроматографическом разделении фракции растворимых белков было показано, что практически весь цинк включается в белки с молекулярными массами от 3 до 15кДа(рис.9).

l'IO3 15,0 3,0 0,8 Молекулярная масса, кДа

Рис. 9. Хроматографическое разделение белков 5. рШепзи.

Цианобактерию выращивали на стандартной среде Заррука (А) и на той же среде при добавлении 4,4 мг/л цинка (Б). Пунктирная линия показывает относительное содержание цинка в расчете на единицу белка.

На эл^трофореграмме видно несколько полос, соответствующих белкам с молекулярными массами ниже 14 кДа (рис. 10). Можно предположить, что 5". platensis также обладает способностью синтезировать. белки, связывающие тяжелые металлы, что повышает устойчивость цианобакгериальной клетки к стрессовому воздействию тяжелых металлов.

м-

кДа

25 -

Рис.-10. Электрофоретическое разделение цинксодержащих белков З.рЫями М - маркеры молекулярной массы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, 8рт1таplatensis, в отличие от большинства фотосинтезирующих микроорганизмов, проявляет высокую толерантность к селену и цинку.

Механизмы детоксикации токсического действия селенит-ионов связаны со способностью клеток восстанавливать. Se(IV) до элементарного селена, что ограничивает его поступление в клетку. По-видимому, это один из основных механизмов устойчивости к селену, поскольку его накопление пропорционально содержанию этого элемента в среде. При значительном внутриклеточном накоплении селена обнаруживаются изменения в биохимическом составе клеток, нарушение клеточного гомеостаза, связанного с подкислением рН цитоплазмы, что приводит к гибели клеток. Снижение концентрации серы в среде увеличивает включение селена в ссрусодержащие аминокислоты, однако, ингибирует синтез белка.

Механизмы устойчивости цианобактерии к цинку, вероятно, связаны с сорбцией металла клеточной стенкой, индукцией металлсвязывающих белков и экспортом цинка из клетки в культуральную среду. При этом динамика накопления цинка зависит от стадии роста 5. platensis, на которой металл вводился в среду.

Проведенные комплексные исследования позволяют определить оптимальные концентрации селена и цинка для внесения в среду культивирования, которые не вызывают ингибирования роста культуры и изменений биохимического состава биомассы для оптимизации внутриклеточного накопления этих элементов и получения биомассы, обогащенной селеном и цинком.

выводы

1. Показано, что S. platensis чрезвычайно устойчива к действию высоких концентраций селена и цинка. Культура сохраняет способность к росху, хотя и -сильно подавленную, при концентрациях селенита натрия в среде 170 мг/л, нитрата и сульфата цинка 40 мг/л.

2. Показано, что содержание внутриклеточного селена находится в прямой зависимости от концентрации селенита в среде, что, очевидно, говорит о неспособности клеток S. platensis лимитировать накопление Se вплоть до летальных величин.

3. Содержание селена в белке и биомассе может быть увеличено при увеличении соотношении Se/S в культуральной среде.

4. Динамика накопления цинка зависит от стадии роста культуры, на которой элемент вносился в питательную среду и продолжительности культивирования. Максимальное накопление цинка наблюдается через несколько суток при внесении его вместе с инокулятом и через несколько часов ири внесении на линейной стадии роста.

5. Показано, что практически весь селен включается п белковую фракцию. Около 70% цинка обнаруживается в составе суммарного клеточного белка S. platensis. При этом две трети цинка включается в растворимые белки с молекулярной массой 3-15 кДа. 30% цинка обнаруживается в составе липофильных соединений.

6. Сухая биомасса S. platensis способна сорбировать цинк.

7. В темноте клетки накапливают больше цинка, чем на свету.

8. Определение пределов концентраций Se и Zn не вызывающих изменений биохимического состава и ингибирования роста, а также исследования динамики накопления Zn от стадии развития культуры могут служить основой. для разработки технологического процесса получения биомассы S. platensis, обогащенной селеном и цинком.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Ковшова Ю.И., Милехин ИА., Лапин А.Б., Попова B.R, Мишина И.М., Пронина НА-Аккумуляция микроэлементов клетками Spirulina platensis II Горизонты физико-химической биологии: Тез. докл. - Пущино, 2000. - С. 319-320.

2. Попова В.В." Ковшова Ю.И., Цоглин Л.Н., Пронина Н.А. Культивирование Spirulina platensis на средах, обогащенных микроэлементами // Биотехнология — народному хозяйству: Тез. докл. 1-го Межд. симп. - Москва, 2000.

3. Пронина НА., Ковшова Ю.И., Попова В.В., Цоглин Л.Н., Габель Б.В. Способ получения обогащенной селеном биомассы спирулины {Spirulina platensis). Патент РФ № 2199582 от 24 октября 2000г.

4. Попова В.В., Ковшова Ю.И., Пронина НА. Накопление селена в клетках Spirulina platensis при культивировании на селенит содержащих средах // Автотрофные микроорганизмы: Тез. докл. - Москва, 2000. - С. 150-151.

5. Пронина Н.А., Ковшова Ю.И., Попова В.В., Цоглин Л.Н. Получение биомассы Spirulina platensis, обогащенной микроэлементами // Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов: Тез. докл. 1-ой Межд. конф. - Москва, 2001. - С. 236-238.

6. Попова В.В.; Тучная О.А., Пронина Н.А. Обогащение клеток Spirulina platensis цинком // Достижения биотехнологии на благо будущего человечества: Тез. докл. Межд. конф. -• Самарканд, Узбекистан, 2001. - С.34.

7. Popova V.V., Kovshova U.I., Mazo V.K., Pronina N.A. Accumulation of trace elements by Spirulina platensis II Plant under environmental stress: Abstr. Intern. Symp. - Moscow, 2001. - C.

8. Nalimova A.A., Popova V.V., Pronina N.A. Enrichment of Spirulina platensis cells with Cu and Zn // Molecular genetics and biotechnology: Abstr. Intern. Symp. - Moscow, 2001.

9. Пронина Н.А., Ковшова Ю.И., Попова В.В., Лапин А.Б., Алексеева С.Г., Баум Р.Ф., Мишина И.М., Цоглин Л.Н. Влияние селенит ионов на рост и накопление селена у Spirulina platensis IIФизиология растений. - 2002. - Т.49, № 2. - С. 264-271.

10. Попова В.В., Пронина Н.А. Влияние различных солей цинка на рост и биохимический состав Spirulina platensis II Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов: Тез. докл. 2-ой Межд. конф. - Москва, 2003.

11. Popova V.V., Pronina N.A. The influence of anions and light on the growth of Spirulina platensis and intracellular zinc accumulation // Biotechnology of microalgae: Abstr. 5th workshop -Potsdam, Germany, 2003.

12. Попова В.В., Налимова А.А., Пронина НА Накопление эссенциальных микроэлементов клетками Spirulinaplatensis ИТез. докл. 5-го съезда ВОФР - Пенза, 2003. -С. 321.

227-228.

Издательство ЦПИ при механико-математическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова,

Подписано в печать У/?, ¿ODS Формат 60x90 1/16. Усл. печ. л. Тираж экз. //Q • Заказ

Лицензия на издательскую деятельность ИД В 04059, от 20.02.2001г.

Отпечатано с оригинал-макета на типографском оборудовании механико-математического факультета и Франко-русского центра им. A.M. Ляпунова.

»•Î573

РНБ Русский фонд

2004-4 26971

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Попова, Виктория Викторовна

Введение 4 N

Обзор литературы

1. Роль селена в процессах жизнедеятельности

1.1. Типы селенопротеинов и механизм их синтеза

1.1.1. Основные специфические селенопротеины и их функция

1.1.2. Синтез селенопротеинов

1.2. Влияние селена на рост и жизнедеятельность цианобактерий и микроводорослей

1.2.1. Эссенциальность и токсичность селена

1.2.2. Особенности ассимиляции и метаболизма селена

2. Роль цинка в процессах жизнедеятельности

2.1. Цинк в жизнедеятельности животных организмов

2.2. Соединения цинка и их функции в растительной клетке

2.3. Механизмы аккумуляции цинка и других тяжелых металлов пркариотической клеткой

2.3.1. Адсорбция металла на поверхности клеток

2.3.2. Механизмы поглощения ионов цинка

2.3.3. Способы связывания и локализация тяжелых металлов внутри клетки

2.3.4. Механизмы транспорта ионов цинка из клетки

Объект и методы исследований

3.1. Объект исследования и условия культивирования Spirulina platensis

3.2. Измерение ростовых характеристик

3.3. Определение биохимического состава S. platensis

3.4. Фракционирование биомассы S. platensis

3.4.1. Выделение белковой фракции

3.4.2. Хроматографическое разделение белков S. platensis

3.4.3. Электрофоретическое разделение белков S. platensis

3.4.4. Выделение липофильной фракции

3.5. Количественное определение микроэлементов 47 3.5.1. Количественное определение внутриклеточного селена

3.5.2. Количественное определение внутриклеточного цинка

3.6. Статистическая обработка результатов

Результаты и обсуждение

4 Накопление селена клетками Spirulina platensis

4.1. Исследование роста S. platensis на средах, содержащих селенит-ионы

4.2. Изменение биохимического состава биомассы S. platensis, выращенной в 52 присутствии Se(IY)

4.3. Влияние селенита натрия на фосфорный обмен S. platensis и внутриклеточный рН

4.4. Динамика накопления селена клетками S. platensis

4.5. Влияние содержания серы в среде культивирования на накопление селена 58 клетками S. platensis

5. Накопление цинка клетками S. platensis

5.1. Влияние соединений цинка на рост S. platensis

5.2. Изменение биохимического состава S. platensis, выращенной 62 в присутствии ионов цинка

5.3. Динамика накопления цинка клетками S. platensis

5.4. Влияние света на внутриклеточное накопление цинка клетками S. platensis

5.5. Адсорбция цинка сухой биомассой S. platensis

5.6. Металл-связывающие соединения S. platensis

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние селена и цинка на рост Spirulina Platensis и оптимизация внутриклеточного накопления этих элементов"

Современные продукты содержат значительно меньше жизненно важных питательных веществ, чем продукты, производимые еще 50 лет назад. Методы ведения сельского хозяйства привели к истощению почв, снижению содержания минеральных веществ в почвах многих регионов России. В сельском хозяйстве используются гибридные сорта повышенной продуктивности, лучшего внешнего вида, хорошо хранящиеся, но отнюдь не с повышенным содержанием питательных веществ. Более того, перевозки, длительное хранение урожая до его реализации также снижает количество питательных веществ в продуктах. В то же время исследования последних лет показывают, что повысившийся уровень стресса в результате загрязнения окружающей среды и особенностей стиля жизни современного человека увеличивает наши потребности в некоторых питательных компонентах. Другими словами, для сохранения питательной ценности продуктов человечество стало перед необходимостью их балансировки. Один из наиболее перспективных способов достижения этой цели - использование биологически активных добавок (БАД).

Витамины и минеральные вещества в пище находятся в связанной форме в естественном комплексе с белками, углеводами и липидами. Организм человека распознает этот пищевой комплекс в целом. Многие добавки, однако, являются синтетическими аналогами витаминов и минеральных веществ, они не связаны с каким-либо биологическими комплексами, и могут иметь иную структуру, чем натуральные витамины. Коммерческие лекарственные формы также могут не учитывать антагонистические и синергидные эффекты витаминов и минеральных веществ как при адсорбции в пищеварительном тракте, так и во время реакций клеточного обмена. Справедливо считается, что лучшим источником питательных веществ являются биологически активные добавки, полученные из натуральных растительных источников.

В последнее время в качестве таких источников используются одноклеточные фотосинтезирующие микроорганизмы (Richmond, 1 986; Borowitzka & Borowitzka, 1988; Цоглин и Габель, 2000), среди которых наиболее перспективной, следует считать цианобактерию Spirulina platensis. Сравнительный анализ биохимического состава микроводорослей, проведённый с использованием широкого круга объектов, показал преимущество S. platensis перед многими продуцентами (Трубачёв и др., 1976; Richmond, 1986). Благодаря богатству белкового состава, наличию витаминов и высших жирных кислот, S. platensis находит применение в качестве ценной пищевой и витаминной добавки как в рационе человека, так и в рационе животных.

Кроме того, пластичность метаболизма микроводорослей позволяет управлять качеством биомассы путем направленного изменения условий культивирования и использовать их для транспорта в организм физиологически важных элементов в биологически активной форме (Клячко-Гурвич, 1966; Семененко, 1985). Этот подход используется, в частности, для получения биомассы S. platensis, обогащенной микроэлементами (Тамбиев и др., 1998; Varga et al., 1999; Градова и др., 2001; Пронина и др., 2000; 2002). Среди последних, несомненный интерес представляют селен и цинк, которые поступают в пищевые цепи человека и животных через растения и играют значительную роль в метаболических функциях, нарушающихся при их дефиците.

Задача получения препаратов с высоким содержанием микроэлементов на сегодняшний день остаётся актуальной, в частности, в ряде регионов земного шара недостаток некоторых микроэлементов в традиционных продуктах питания является причиной возникновения очагов заболеваний связанных с дефицитом этих микроэлементов.

Но все еще остаются неясными вопросы - в каких же формах органических или неорганических соединений накапливаются микроэлементы в клетках S. platensis, зависимость соотношения органических и неорганических соединений, содержащих микроэлементы от содержания микроэлементов в среде культивирования, а также влияние вводимых микроэлементов на метаболизм цианобактерии.

Из литературных источников известно, что избыточные концентрации микроэлементов в среде могут приводить к включению их не только в органические соединения, но и к накоплению в клетках в виде токсических неорганических соединений (Упитие, 1983; Бекасова и др., 1999,2000).

Вопрос о влиянии различных микроэлементов на клеточный метаболизм цианобактерий остается пока открытым и представляет интерес для исследования в связи с тем, что введение в культуральную среду повышенных концентраций микроэлементов может спровоцировать нежелательное изменение состава биомассы.

В данной работе для нас представляло интерес исследовать внутриклеточное накопление селена и цинка в клетках Spirulina platensis с целью изучения устойчивости цианобактерии к этим элементам и поиска путей оптимизации их накопления в органических соединениях для получения биомассы, обогащенной данными микроэлементами.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

1. Изучение влияния различных концентраций селена и цинка на рост S. platensis;

2. Исследование биохимического состава S. platensis при росте на модифицированных средах, обогащенных селеном и цинком;

3. Исследование способности клеток S. platensis накапливать селен и цинк;

4. Исследование включения селена и цинка в состав органических соединений клетки;

5. Оптимизация условий культивирования, позволяющих получить биомассу с высоким содержанием микроэлементов.

Обзор литературы

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Попова, Виктория Викторовна

Выводы

1. Показано, что S. platensis чрезвычайно устойчива к действию высоких концентраций селена и цинка. Культура сохраняет способность к росту, хотя и сильно подавленную, при концентрациях селенита натрия в среде 170 мг/л, нитрата и сульфата цинка 40 мг/л.

2. Показано, что содержание внутриклеточного селена находится в прямой зависимости от концентрации селенита в среде, что, очевидно, говорит о неспособности клеток S. platensis лимитировать накопление Se вплоть до летальных величин.

3. Содержание селена в белке и биомассе может быть увеличено при увеличении соотношении Se/S в культуральной среде.

4. Динамика накопления цинка зависит от стадии роста культуры, на которой элемент вносился в питательную среду и продолжительности культивирования. Максимальное накопление цинка наблюдается через несколько суток при внесении его вместе с инокулятом и через несколько часов при внесении на линейной стадии роста.

5. Показано, что практически весь селен включается в белковую фракцию. Около 70% цинка обнаруживается в составе суммарного клеточного белка S. р latensis. При этом две трети цинка включается в растворимые белки с молекулярной массой 3-15 кДа. 30% цинка обнаруживается в составе липофильных соединений.

6. Сухая биомасса S. platensis способна сорбировать цинк.

7. В темноте клетки накапливают больше цинка, чем на свету.

8. Определение пределов концентраций Se и Zn не вызывающих изменений биохимического состава и ингибирования роста, а также исследования динамики накопления Zn от времени внесения элемента в среду могут служить основой для разработки технологического процесса получения биомассы S. platensis, обогащенной селеном и цинком.

Заключение

В данной работе исследовано влияния селена и цинка на рост S. platensis и биохимический состав биомассы, а также внутриклеточное накопление этих элементов с целью изучения устойчивости цианобактерии к Se и Zn и поиска путей оптимизации их накопления в органических соединениях для получения биомассы, обогащенной микроэлементами.

Встраивание» микроэлементов в высокопродуктивную и имеющую высокую пищевую ценность цианобактерию S. platensis представляет интерес для разработки новых технологий получения пищевых источников эссенциальных микронутриентов. Как показали наши исследования, в процессе ассимиляции имеет место переход (биотрансформация) микроэлементов из неорганической в органическую форму. Высокая биодоступность и минимальная токсичность органических соединений селена и цинка, снижающая риск возможных передозировок, определяют их применение для широкого использования в составе биологически активных добавок к пище и специализированных продуктов профилактического назначения. Соответственно, идентификация и количественное определение микроэлементов в составе органических соединений S. platensis имеют непосредственное отношение к оценке качества и безопасности биомассы цианобактерии, обогащенной в процессе культивирования селеном и цинком.

Исследование роста S. platensis в присутствии различных концентраций селенита натрия показало, что содержание внутриклеточного селена находилось в прямой зависимости от концентрации селенита в среде. Тем не менее, следует обратить внимание, что эта зависимость не линейна. Можно предполагать, что при повышении экзогенного Se(IY) до 10 - 12 мг/л, что соответствует 20 мг/л селенита натрия, накопление селена обусловлено его включением в метаболизм цианобактерии, что и выражается в сохранении биохимического состава биомассы. При более высоких концентрациях Se(IY) скорость накопления внутриклеточного селена резко возрастала, что, вероятно, связано с биособрбцией Se(0) и, возможно, Se(IY) полисахаридами клеточных стенок. На это указывает выпадение красного осадка Se(0) в среде культивирования. Удерживание значительного количества селена в экстрацеллюларных полисахаридах наблюдалось также другими исследователями (Bender et al., 1995; Градова и др., 2001).

Таким образом, внесение в среду 20 мг/л селенита натрия позволяет культивировать S. platensis без летального для культуры ингибирования ростовых процессов и получать биомассу с высокой концентрацией селена в составе клеточного белка. Как показали наши исследования, содержание селена в белке может возрастать и при увеличении соотношении Se/S в культуральной среде. Однако этот подход не лишен недостатков, поскольку снижение концентрации серы угнетает синтез белка, что уменьшает пищевую ценность продукта, хотя при этом и усиливается включение селена в серу содержащие аминокислоты.

S. platensis способна накапливать высокие концентрации цинка, значительно превышающие его содержание в контроле. При этом показано, что 70% цинка включается в белковую фракцию и около 30% в липофильные соединения. Остается неясным, в каких липофильных соединениях накапливается этот элемент. Проведенный хроматографический анализ белковой фракции показал, что основная доля цинка включается в низкомолекулярные белки, вероятно, фитохилатины и металлотионеины.

Динамика содержания цинка в ходе роста S. platensis носит двухфазный характер и зависит от стадия развития культуры, на которой металл вносился в среду.

Показано, что накопление цинка возрастает на протяжении всей линейной стадии роста, а затем в конце линейной стадии наблюдается выделение металла из клетки в среду культивирования. Этот эффект отмечается при внесении металла при низкой исходной плотности засева, когда клетки длительное время адаптируются к ТМ. При внезапном внесении цинка на линейной стадии накопление цинка носит иной характер. Цинк быстро аккумулируется в течение 1 ч и затем за сутки его содержание снижается до исходного уровня в контроле. По-видимому, механизмы детоксикации цинка сильно зависят от исходной плотности клеток S. platensis, что было отмечено также и для других микроорганизмов (Reidel et al., 1996). Возможно также, что это связано с различным составом клеточной оболочки и количества прижизненных выделений клетки на разных стадиях роста. Значительная часть цинка выделяется в среду, возможно, в виде хелатированного какими-то внеклеточными выделениями металла.

Таким образом, аккумуляция цинка в клетках S. platensis зависит от фазы развития культуры и от исходного количества клеток в питательной среде.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Попова, Виктория Викторовна, Москва

1. Абдуллаев А.А., Семененко В.Е. (1974) Интенсивная культура Dunaliella salina Teod и некоторые ее физиологические характеристики. Физиология растений. 21 (6), 11451153.

2. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова JI.C. (1991) Микроэлементозы человека. М.: Медицина, 496 с.

3. Алексеева-Попова В.В. (1991) (ред.) Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов. JL: Наука. Ленингр. отд., 212с.

4. Бекасова О.Д., Орлеанский В.К., Никандров В.В.(1999) Аккумуляция кадмия, титана и алюминия цианобактерией Nostos muscorum.Микробиология. 68 (6), 851-859.

5. Бекасова О.Д., Орлеанский В.К., Никандров В.В. (2000) Образование кристаллитов сульфида кадмия и металлического кадмия на поверхности цианобактерии Nostos muscorum. Физиология растений. 47 (2), 263-271.

6. Берзинь Н.И. (1989) Микроэлементы в СССР. Вып.30. Рига: Зинатие, с. 59.

7. Битюцкий Н.П. (1999) Микроэлементы и растение. Изд. СПб ун-та, 230с.

8. Владимирова М.Г., Семененко В.Е. (1962) Интенсивная культура одноклеточных водорослей. Изд-во АН СССР-М.

9. Голубкина Н.А. (1995) Флуориметрический метод определения селена. Журн. аналит. химии. 50,492-497.

10. Градова Н.Б., Сухинина Е.А., Бабусенко Е.С., Гусарова Н.А., Баум И.Ф. (2001) Рост спирулины на селеносодержащих средах. Биотехнология. 5,40-44.

11. Дарбре А. (1989) Практическая химия белка. М: «Мир», 623с.

12. Ермаков В.В., Ковальский В.В. (1968) Биологическое значение селена. Селеновые эндемии. Успехи современной биологии. 65 (2), 267-284.

13. Катрич Н.С. (1989) Физиология растительных организмов и роль металлов. Ред. Чернавская Н.М.М.: Изд-во МГУ, с. 118.

14. Клячко-Гурвич Г.Л. (1964) Направленный биосинтез углеводов у хлореллы. Физиология растений. 11 (6), 978-987.

15. Клячко-Гурвич Г.Л. (1966) К вопросу о направленном биосинтезе белков, углеводов и липидов у хлореллы. Управляемый биосинтез. Под ред. Иерусалимского Н.Д., Коврова Б.Г. М.: Наука, 116-121.

16. Ковальский В.В. (1974) Геохимическая экология. М.: Наука. 299с.

17. Конарев В.Г. (1973) Методы белкового и аминокислотного анализа растений. Методические указания. Под ред. проф. В.Г. Конарева. Л.

18. Куприянова Е.В., Лебедева Н.В., Дудоладова М.В., Герасименко Л.М., Алексеева С.Г., Пронина Н.А., Заварзин Г.А. (2003) Активность карбоангидраз у алькалофильных цианобактерий содовых водоемов. Физиология растений. 50 в печати.

19. Ленинджер А. (1974) Биохимия. М.: Мир, 958 с.

20. Мещерякова А.П., Воронкова С.С. (1985) Получение белкового продукта из Спирулины и перспективы его использования в пищевых целях. Промышленное культивирование микроводорослей. Ашхабад, М., ВНИИСЭНТИ, с. 76.

21. Минюк Г.С., Дробецкая И.В. (2000) Влияние селена на жизнедеятельность морских и пресноводных микроводорослей (обзор). Экология моря. (54), 26-37.

22. Минюк Г.М., Тренкеншу Р.П., Алисевич А.В., Дробецкая И.В.(2000) Влияние селена на рост микроводоросли Spirulina platensis (NORDS.) в накопительной и квазинепрерывной культурах. Экология моря. 54,42-49.

23. Некрасов Б.В. (1973) Основы общей химии. М.: Химия, с.35.

24. Остерман Л.А. (1981) Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. Электрофорез и ультрацентрифугирование. М.: Наука. 28бс.

25. Остерман Л.А. (1985) Хроматография белков и нуклеиновых кислот. М.: Наука.

26. Пронина Н.А. (1992) Клеточная и молекулярная организация СОг концентрирующего механизма фотосинтезирующих клеток. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. 292 с.

27. Пронина Н.А., Ковшова Ю.И., Попова В.В., Цоглин Л.Н., Габель Б.В. (2000) Способ получения обогащенной селеном биомассы спирулины (,Spirulina platensis) патент РФ № 2199582 от 24 октября 2000г.

28. Пронина Н.А., Ковшова Ю.И., Попова В.В., Лапин А.Б., Алексеева С.Г., Баум Р.Ф., Мишина И.М., Цоглин Л.Н. (2002) Влияние селенит ионов на рост и накопление селена у Spirulina platensis. Физиология растений. 49 (2), 264-271.

29. Семененко В.Е. (1985) Саморегулирование физиологических функций и управление биосинтезом фотосинтезирующих клеток. Новые направления в физиологии растений. Под ред. Курсанова А.Л. М.:Наука, 85-104.

30. Семененко В.Е. (1991) (ред.) Каталог культур микроводорослей в коллекциях СССР. Изд-во РАН. М., 228с.

31. Сенцова О.Ю., Максимов ВН. (1985) Действие тяжелых металлов на микроорганизмы. Успехи микробиологии. 20, 227-252.

32. Сергеенко Т. В., Мурадян Е. А., Пронина Н. А., Клячко-Гурвич Г. Л., Мишина И. М., Цоглин Л.Н. (2000) Влияние экстремально высокой концентрации СОг на рост и биохимический состав водорослей. Физиология растений. 47 (5), 722-729.

33. Скальный А.В., Орджоникидзе З.Г., Громова О.А. (2000) Макро- и микроэлементы в физической культуре и спорте. Пособие для специалистов в области спортивной медицины, а также лиц, занимающихся физкультурой и спортом. М., 71с.

34. Тамбиев А.Х., Кирикова Н.Н., Мазо В.К., Скальный А.В. (1998) Способ получения селенсодержащего препарата биомассы спирулины. Патент РФ 2096037, класс А 61 К 33/04.

35. Тренкеншу Р.П., Дробецкая И.В. (2000) Влияние антагонизма серы и селена на рост и биохимические показатели спирулины. Экология моря. 54, 50-56.

36. Трубачёв И.И., Гительзон И.И., Калачёва Г.С., Барашков В.А., Белянин В.И., Андреева В.И. (1976) Биохимический состав некоторых сине-зелёных водорослей и хлореллы. Прикладная биохимия и микробиология. 12,200-208.

37. Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А., Голубкина Н.А., Кушлинский Н.Е., Соколов Я.А. (2002) Селен в организме человека. Метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в канцерогенезе. М: Издательство РАМН, 224с.

38. У питие В.В. (1983) Макро и микроэлементы в оптимизации минерального питания микроводорослей. Рига: Зинатне, 240с.

39. Цоглин Л.Н., Габель Б.В., Фалькович Т.Н., Семененко В.Е. (1996) Фотобиореакторы закрытого типа для культивирования микроводорослей. Физиология растений. 43 (1), 131-136.

40. Цоглин Л.Н., Габель Б.В. (2000) Потенциальная продуктивность микроводорослей в промышленных фотобиореакторах. Физиология растений. 47 (5), 761-767.

41. Abdel-Hamid M.I., Skulberg О.М. (1995) Effect of selenium on the growth of some selected green and blue-green algae. Lakes Reservoirs: Res. Manage. 1 (3), 205-211.

42. Amberg R., Mizutani Т., Wu X.Q., Gross H.J. (1996) Selenocysteine synthesis in mammalia: an identity switch from tRNA(Ser) to tRNA(Sec). J. Mol. Biol. 263 (1), 8-19.

43. Baker RD, Baker SS, LaRosa K, Whitney C, Newburger PE. (1993) Selenium regulation of glutathione peroxidase in human hepatoma cell line НерЗВ. Arch. Biochem. Biophys. 304 (1), 53-57.

44. Bamsal M .P., Ip СMedina D. (1991) Levels and 7 5Se-labeling о f specific proteins as a consequence of dietary selenium concentration in mice and rats. Proc. Soc. Environ. Biol. Med. 196,147-154.

45. Bartsevich V.V., Pakrasi H.B. (1995) Molecular indefication of an ABC transporter complex for manganese: analysis of a cyanobacterial mutant strain impaired in the photosynthetic oxygen evolution process. EMBO J. 14, 1845-1853.

46. Beard S.J., Hashim R., Wu G., Binet M.R., Hughes M.N., Poole R.K. (2000) Evidence for the transport of zinc (П) ions via the pit inorganic phosphate transport system in Escherichia coli. FEMS Microbiol. Lett. 184,231-235.

47. Bedwal R S, N air N, S harma M P, M athur R S. (1993) S elenium-its b iological p erspectives. Med. Hypotheses. 41, 150-159.

48. Beilstein M.A., Whanger P.D. (1986) Deposition of dietary organic and inorganic selenium in rat erythrocyte proteins. J. Nutr. 116 (9), 1701-1710.

49. Beilstein MA, Vendeland SC, Barofsky E, Jensen ON, Whanger PD. (1996) Selenoprotein W of rat muscle binds glutathione and an unknown small molecular weight moiety. J. Inorg. Biochem. 61 (2), 117-124.

50. Bender J., Lee R.F., Phillips P. (1995) Uptake and transformation of metals and metalloids by microbial mats and their use in bioremediation. J. Ind. Microbiol. 14 (2), 113-118.

51. Berggren MM, Mangin JF, Gasdaka JR, Powis G. (1999) Effect of selenium on rat thioredoxin reductase activity: increase by supranutritional selenium and decrease by selenium deficiency. Biochem. Pharmacol. 57 (2), 187-193.

52. Berry M.J., Martin G. W., Law S.C. (1997) RNA and protein requirements for eukaryotic selenoprotein synthesis. Biomed. Environ. Sci. 10 (2-3), 182-189.

53. Besser J.M., Ganfield T.J., La-Point T.W. (1993) Bioaccumulation of organic and inorganic selenium in a laboratory food chain. Environ. Toxicol. Chem. 12 (1), 57-72.

54. Beveridge T.J. (1978) The response of cell walls of Bacillus subtilis to metals and to electron-microscopic stains. Canadian J. Microbiology. 24 (2), 89-104.

55. Beveridge T.J., Murray R.C.E. (1980) Sites of metal deposition in the cell wall of Bacillus subtilis. J. Bacteriol.141 (2), 876-877.

56. Bjornstedt M, Kumar S, Bjorkhem L, Spyrou G, Holmgren A. (1997) Selenium and the thioredoxin and glutaredoxin systems. Biomed. Environ. Sci. 10 (2-3), 271-279.

57. Blindauer C.A., Harrison M.D., Robinson A.K., Parkinson J.A., Bowness P.W., Sadler P.J., Robinson N.J. (2002) Multiple bacteria encode matallothioneins and SmtA-like zinc fingers. Mol. Microbiol. 45, 1421-1432.

58. Boisson F., Romeo M. (1996) Selenium in plankton from the northwestern Mediterranean Sea. Water Res. 3 (11), 2593-2600.

59. Borowitzka M.A., Borowitzka LJ. (1988) Dunaliella. Micro-algal Biotechnology. Ed M.A. Borowitzka, L.J. Borowitzka. Cambridge. Cambridge univ. press., 27-59.

60. Bottino N.R., Banks C.H., Irgolic K.J. (1984) Selenium-containing amino acids and proteins in marine algae. Phytochemistry. 23 (11), 2445-2452.

61. Bowie G.L., Sanders J.G., Riedel G.F. (1996) Assessing selenium cycling and accumulation in aquatic ecosystems. Water, Air Soil pollution. 90 (1-2), 93 -104.

62. Busenlehner L.S., Pennella M.A., Giedroc D.P. (2003) The SmtB/ArsR family of metalloregulatory transcriptional repressors: structural insights into prokaryotic metal resistance. FEMS Microbiol. Rev. 27,131-143.

63. Canton S.P., Van-Derver W.D. (1997) Selenium toxity to aquatic life: An argument for sediment-based water quality criteria. Environ. Toxicol. Chem. 16 (6), 1255-1259.

64. Cavet J.S., Borrelly G.P.M., Robinson N.J. (2003) Zn, Cu and Co in cyanobacteria: selective control of metal availability. FEMS Microbiol. Rev. 27, 165-181.

65. Cellier M., Bergevin I., Boyer E., Richer E. (2001) Polyphyletic origins of bacterial Nramp transporters. Trends Genet. 17,365-370.

66. Christie N.T., Costa M. (1984) In vitro assessment of the toxicity of metal compounds. Disposition of metals in cells: Interactions with membranes, glutatione, metallothionein, and DNA. Biological Trace Element Research. 6,139-158.

67. Chu FF, Esworthy RS, Ho YS, Bermeister M, Swiderek K, Elliott RW. (1997) Expression and chromosomal mapping of mouse Gpx2 gene encoding the gastrointestinal form of glutathione peroxidase, GPX-GI. Biomed. Environ. Sci. 10 (2-3), 156-162.

68. Cobbett C., Goldsbrough P. (2002) Phytohelatins and metallothioneins: Roles in heavy metal detoxification and homeostasis. Annu. Review Plant Biol. 53, 59-182.

69. Crist R.H., Martin R.J., Guptill P.W., Eslinger J.M. (1990) Interaction of metals and protons with algae. 2. Ion exchange in adsorption and metal displacement by protons. Environ. Sci. Technol. 24 (3), 337-342.

70. Deagen JT, Butler JA, Beilstein MA, Whanger PD. (1987) Effects of dietary selenite, selenocystine and selenomethionine on selenocysteine lyase and glutathione peroxidase activities and on selenium levels in rat tissues. J. Nutr. 117 (1), 91-98.

71. DielsD., Dong Q., van der Lelie D., Baeyens W., Mergeay M. (1995) The czc operon of Alcaligenes eutrophus CH34: from resistance mechanism to the removal of heavy metals. J. Ind. Microbiol. 14,142-153.

72. Dong Q., Mergeay M. (1994) Czc/cnr efflux: a three-component chemiosmotic antiport pathway with a 12-transmembrane-helix protein. Mol. Microbiol. 14, 185-187.

73. Dreher I, Schmutzler C, Jakob F, Kohrle J. (1997) Expression of selenoproteins in various rat and human tissues and cell lines. J. Trace Elem. Med. Biol., 11 (2), 83-91.

74. DresslerC., KuesU.,Nies D.H., Friedrich B. (1991) Determinants encoding resistance to several heavy metals in newly isolated copper-resistant bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 57,3079-3085.

75. Erbe J.L., Taylor K.B., Hall L.M. (1995) Metalloregulation of the cyanobacterial smt locus: identification of SmtB binding sites and direct interaction with metals. Nucleic Acids Res. 23,2472-2478.

76. Fajardo D.A., Cheung J., Ito C., Sugawara E., Nikaido H., Misra R. (1998) Biochemistry and regulation of a novel Escherichia coli K-12 porin protein, OmpG, which produces unusually large channels. J. Bacterid. 180,4452-4459.

77. Fatoki O.S. (1997) Biomethylation in the natural environment. A review. S. Afr. J. Sci. 93 (8), 366 -368.

78. Fujiwara T, Busch K, Gross HJ, Mizutani T. (1999) A SECIS binding protein (SBP) is distinct from selenocysteyl-tRNA protecting factor (SePF). Biochimie. 81 (3), 213-218.

79. Gadd G.M. (1990) Accumulation of metals by microorganisms and algae (Rehm K. J., ed.). Biotechnology handbook, 6B, Special Microbial Processes, Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft, 401-433.

80. Gallegos A, Berggren M, Gasdaska JR, Powis G. (1997) Mechanisms of the regulation of thioredoxin reductase activity in cancer cells by the chemopreventive agent selenium. Cancer Res. 57(21), 4965-4970.

81. Gekeler W., Grill E., Winacker E.L., Zenk M.N. (1988) Algae sequester heavy metals via syntesis of phytochelatin complexes. Arch. Microbiology. 150,197-202.

82. Gennity J.M., Bottino N.R., Zingaro R.A. et. al. (1984) The binding of selenium to the lipids of two unicellular marine algae. Biochem. Biophys. Res. Commun. 118 (1), 176-182.

83. Gitschier J., Moffat В., Reilly D., Wood W.I., Fairbrother W.J. (1998) Solution structure of the forth metal-binding domain from the Menken's copper-transporting ATPase. Nat. Struct. Biol. 5,47-54.

84. Gladyshev V.N. (1999) DL-selenoprotein containing proteins in mammals. J. Biomed. Sci. 6 (3), 151-166.

85. Gladyshev V.N., Jeang K.T., SladtmanT.C. (1996) Selenocysteine, identified as the penultimate C-terminal residue in human T-cell thioredoxin reductase, corresponds to TGA in the human placental gene. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 93 (12), 6146-6151.

86. Gorlatov S.N., Stadtman T.C. (1999) Human selenium-dependent thioredoxin reductase from HeLa с ells: p roperties off orms w ith differing heparin affinities. Arch. Biochem. Biophys. 369(1), 133-142.

87. Grill E., Winnacker E.L., Zenk M.H. (1987) Phytohelatins, a class of heavy metal-binding peptides from plants, are functionally analogous to metallothioneins. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 84,439-443.

88. Gromer S., Schirmer R.H., Becker K. (1997) The 58 kDa mouse selenoprotein is a BCNU-sensitive thioredoxin reductase. FEBS Lett. 412 (2), 318-320.

89. Hambidge K.M., Casey C.E., Krebs N.F. (1986) Trace elements in human and animal nutrition. Ed. Mertz W. Orlando; San Diego; New York: Acad. Press, 1.

90. Hamer D.H. (1986) Metallothionein. Annu. Rev. Biochem. 55, 913-951.

91. Hassan M.T., van der Lelie D., Springael D., Romling U., Ahmed N., Mergeay M. (1999) Identification of a gene cluster, czr, involved in cadmium and zinc resistence in Pseudomonas aeruginosa. Gene. 238,417-425.

92. Higgins C.F. (1992) ABC transporters: from microorganisms to man. Annu. Rev. Cell Biol. 8,67-113.

93. Hill K.E., Burk R.F., Lane J.M. (1987) Effect of selenium depletion and repletion on plasma glutathione and glutathione-dependent enzymes in the rat. J. Nutr. 117 (1), 99 104.

94. Hill KE, Chittum HS, Lyons PR, Boeglin ME, Burk RF. (1996) Effect of selenium on selenoprotein P expression in cultured liver cells. Biochim. Biophys. Acta. 1313 (1), 29 -34.

95. Hill K.E., Burk R.F. (1997) Selenoprotein P: recent studies in rats and in humans. Biomed. Environ. Sci. 10 (2-3), 198-208.

96. Holben D.H., Smith A.M. (1999) The diverse role of selenium within selenoproteins: a review. J. Amer. Diet. Assoc. 99 (7), 836-843.

97. Huckle J.W., Morby A.P., Turner J.S., Robinson N.J. (1993) Isolation of prokaryotic metallothionein locus and analysis of transcriptional control by trace metal ions. Mol. Microbiol. 7, 177-187.

98. Jamba L, Nehru B, Medina D, Bansal MP, Sinha R. (1996) Isolation and identification of selenium-labeled proteins in the mouse kidney. Anticancer. Res. 16 (4), 1651-1657.

99. Janghorbani M, Martin RF, Kasper LJ, Sun XF, Young VR. (1990) The selenite-exchangeable metabolic pool in humans: a new concept for the assessment of selenium status. Amer. J. Clin. Nutr. (51), 670-677.

100. Janghorbani M, Mooers CS, Smith MA, Hazell T, Blanock K, Ting ВТ. (1991) Correlation between the size of the selenite-exchangeable metabolic pool and total body or liver selenium in rats. J. Nutr. (121), 345-354.

101. Jap B.K., Walian P.J. (1996) Structure and functional mechanism of porins. Physiol. Rev. 76, 1073-1088.

102. Jasper P., Silver S. (1997) Magnesium transport in microorganisms. In: Microorganisms and Minerals (Weinberg E.D., Ed.), Vol. 3,7-45. Marcel Dekker, New York.

103. Javis K.E., Grey A.L., Houk R.S. (1992) Handbook of Inductive Coupled Plasma Mass-Spectrometry. N.Y.: Chapmen and Hall, 204 p.

104. Kagi J.Y., Nordberg M. (1979) Metallothionein. Basel: Birkhauser, 378.

105. Kehres D.G., Zaharik M.L., Finlay B.B., Maguire M.E. (2000) The NRAMP proteins of Salmonella typhimurium and Escherichia coli are selective manganese transporters involved in the response to reactive oxygen. Mol. Microbiol. 36, 1085-1100.

106. Kelner M.J., Montoya M.A. (1998) Structural organization of the human selenium-dependent p hospholipid h ydroperoxide g lutathione p eroxidase g ene (GPX4): chromosomal localization to 19pl3.3. Biochem. Biophys. Res. Commun. 249 (1), 53-55.

107. Kiffney P., Knight A. (1990) The toxicity and bio accumulation of selenate, selenite and seleno-L-methionine in the cyanobacterium Anabaena flos-aquae. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 19(4), 488-494.

108. Kim I.Y., Stadtman T.C. (1997) Inhibition of NF-kappaB DNA binding and nitric oxide induction in human T cells and lung adenocarcinoma cells by selenite treatment. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94 (24), 12904-12907.

109. Knight S.A.B., Sunde R.A. (1988) Effect of selenium repletion on glutathione peroxidase protein level in rat liver. J. Nutr. 118 (7), 853-858.

110. Kuroda M., Hayashi H., Ohta T. (1999) Chromosome-determined zinc-responsible operon czr in Staphylococcus aureus strain 912. Microbiol. Immunol. 43, 115-125.

111. Kuyucak N., Volesky B. (1990) Biosorption of heavy metals. CRC Press. 174-195.

112. Lemly A.D. (1998) A position paper on selenium in ecotoxicology: A procedure for deriving site-specific water quality criteria. Ecotoxicol. Environ. Saf. 39 (1), 1 9.

113. Liesegang H., Lemke K., Siddiqui R.A., Schlegel H.G. (1993) Characterisation of the inducible nickle and cobalt resistance determinant cnr from pMOL28 of Alcaligenes eutrophus CH34. J. Bacteriol. 175, 767-778.

114. Lindstroem K. (1983) Selenium as a growth factor for plankton algae in laboratory experiments and in some Swedish lakes. Hydrobiologia. 101 (1-2), 35 48.

115. Liu S.Y., Stadtman T.C. (1997) Heparin-binding properties of selenium-containing thioredoxin reductase from HeLa cells and human lung adenocarcinoma cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94 (12), 6138-6141.

116. Lowry O.H., Rosenbrough N.J., Farr A.L., Randall RJ. (1951) Protein measurement with the folin reagent. J. Biol. Chem. 193,265-275.

117. Lutsenko S., Kaplan J.H. (1995) Organization of P-type ATPases. Significance of structural diversity. Biochemistry (Moscow). 34,15607-15613.

118. MacDiarmid C.W., Gardner R.C. (1998) Overexpression of the Saccharomyces cerevisiae magnesium transport system confers resistance to aluminum ion. J. Biol. Chem. 273,1727-1732.

119. Makropoulos V., Bruning Т., Schulze-Osthoff K. (1996) Selenium-mediated inhibition of transcription factor NF-kappa В and HIV-1 LTR promoter activity. Arch. Toxicol. (70), 277-283.

120. Maret W. (1994) Oxidative metal release from metallothionein via zinc-thiol/disulfide interchange. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 91,237-241.

121. May JM, Mendiratta S, Hill KE, Burk RF. (1997) Reduction of dehydroascorbate to ascorbate by the selenoenzyme thioredoxin reductase. J. Biol. Chem. 272 (35), 22607-22610.

122. McClain M.S., Hurley M.C., Brieland J.K., Engleberg N.C. (1996) The Legionella pneumophila hel locus encodes intracellularly induced homologs of heavy metal ion transporters of Alcaligenes spp. Infect. Immunol. 64,1532-1540.

123. McMahon R.J., Cousins RJ. (1998) Regulation of the zinc transporter ZnT-1 by dietary zinc. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A . 95 (9), 4841-4846.

124. Mercurio S.D., Combs G.F. (1986) Selenium-dependent glutathione peroxidase inhibitors increase toxicity of prooxidant compounds in chicks. J. Nutr. 116 (9), 1726-1734.

125. Mergeay M., Nies D., Schlegel H.G., Gents J., Charles P., van Gijsegem F. (1985) Alcaligenes eutrophus CH34 is a facultative chemolithotroph with plasmid-bound resistance to heavy metals. J. Bacterid. 162, 328-334.

126. Miyachi S. (1995) Diversity of microalgae and their possible application. Environmental impacts of aquatic-biotechnology. Paris, France: OECD, 28-31.

127. Moller J.V., Juul В., le Maire M. (1996) Structural organization, ion transport, and energy transduction of P-type ATPases. Biochem. Biophys. Acta. 1286,1-51.

128. Morby A.P., Turner J.S., Huckle J.W., Robinson N.J. (1993) SmtB is a metal-depend repressor of the cyanobacterial metallothionein gene smtA: identification of a Zn inhibited DNA-protein complex. Nucleic Acids Res. 21,921-925.

129. Murray A.D., Kidby D.K. (1975) Sub-cellular location of mercury in yeast grown in the presence of mercuric chloride. J. Gen. Microbiol. 86 (1), 66-74.

130. Nelson D.L., Kennedy E.P. (1971) Magnesium transport in Escherichia coli. Inhibition by cobalt ion. J. Biol. Chem. 246,3042-3049.

131. Nelson D.L., Kennedy E.P. (1972) Transport of magnesium by a repressible and a nonrepressible system in Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 69,1091-1093.

132. Nies A., Nies D.H., Silver S. (1990) Nucleotid sequence and expression of a plasmid-encoded chromate resistance determinant from Alcaligenes eutrophus. J. Biol. Chem. 265, 5648-5653.

133. Nies D.H., Silver S. (1995) Ion efflux system involved in bacterial metal resistance. J. Ind. Microbiol. 14,186-199.

134. Nies D.H. (1999) Microbial heavy-metal resistance. Appl. Microbiol. Biotechnol. 51, 730-750.

135. Olafson R.W., Loya S., Sim R.G. (1980) Physiological parameters of prokaryotic metallothionein induction. Biochem. Biophys. Res. Commun. 95, 1495-1503.

136. Outten C.E., O'Halloran T.V. (2001) Femtomolar sensitivity of metalloregulatory proteins controlling zinc homeostasis. Science. 292,2488-2492.

137. Outten C.E., Tobin D.A., Penner-Hahn J.E., O'Halloran T.V. (2001) Characterization of the metal receptor sites in Escherichia coli Zur, and ultrasensitive Zn(II) metalloregulatory protein. Biochemistry (Moscow). 40,10417-10423.

138. Pallud S, Lennon AM, Ramauge M, Gavaret JM, Croteau W, Pierre M, Courtin F, St Germain DL. (1997) Expression of the type П iodothyronine deiodinase in cultured rat astrocytes is selenium-dependent. J. Biol. Chem. 272 (29), 18104-18110.

139. Palmiter R.D. (1998) The elusive function of metallothioneins. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 8428-8430.

140. Palmiter R.D., Findley S.D. (1995) Cloning and functional characterization of a mammalian zinc transporter that confers resistance to zinc. EMBO J. 14, 639-649.

141. Park M.H., Wong B.B., Lusk J.A. (1976) Mutants in three genes affecting transport of magnesium in Escherichia coli'. genetics and physiology. J. Bacterid. 126,1096-1103.

142. Park SI, Park JM, Chittum HS, Yang ES, Carlson В A, Lee В J, Hatfield DL. (1997) Selenocysteine tRNAs as central components of selenoprotein biosynthesis in eukaryotes. Biomed. Environ. Sci. 10 (2-3), 116-124.

143. Patzer S.I., Hantke K. (1998) The ZnuABC high-affinity zinc uptake system and its regulator zur in Escherichia coli. Mol. Microbiol. 25,727-739.

144. Patzer S.I., Hantke К. (2000) The zinc-responsive regulator Zur and its control of the znu gene cluster encoding the ZnuABC zinc uptake system in Escherichia coli. J. Biol. Chem. 275,24321-24332.

145. Reidel G.F., Sanders J.G. (1996) The influence of pH and media composition on the uptake of inorganic selenium by Chlamydomonas reinhardtii. Environ. Toxicol. Chem. 15 (9), 1577- 1583.

146. Reidel G.F., Sanders J.G., Gilmour C.C. (1996) Uptake, transformation, and impact of selenium in fresh water phytoplankton and bacterioplankton communities. Aquat. Microb. Ecol. 11 (1), 43-51.

147. Rensing C., Ghosh M., Rosen B.P. (1999) Families of soft-metal-ion-transporting ATPases. J. Bacterid. 181, 5891-5897.

148. Richmond A. (1986) M icroalgae о f e conomic p otential. H andbook о f M icroalgal M ass Culture. Ed A. Richmond. Boca Raton (Florida): CRC Press, 199-244.

149. Roberts J.K.M. (1984) Study of Plant Metabolism in vivo Using NMR Spectroscopy. Annu. Rev. Plant Physiol. 35,375-386.

150. Roberts J.R., Shaw S. F. (1998) Inhibition of erythrocyte selenium-glutathione peroxidase by auranofin analogues and metabolites. Biochem. Pharmacol. 55 (8), 1291-1299.

151. Rosen B.P. (1999) The role of efflux in bacterial resistance to soft metals and methallotioneins. Essays Biochem. 34,1-15.

152. Rosenberg H., Gerdes R.G., Chegwidden K. (1977) Two system for the uptake of phosphate in Escherichia coli. J. Bacterid. 131, 505-511.

153. Sag Y., Kutsal T. (1996) The Selective Biosorption of Chromium (VI) and Copper (II) Ions from Binary Metal Mixtures by R. arrhizus. Progress Biochemistry. 6,561-572.

154. Saier Jr., Tam R., Reizer A., Reizer J. (1994) Two novel families of bacterial membrane proteins concerned with nodulation, cell division and transport. Mol. Microbiol. 11, 841-847.

155. Sandholm M., Oksanen H.E., Pesonen L. (1973) Uptake of selenium by aquatic organisms. Limnol. Oceanogr. 18,496 499.

156. Schaffer S., Hantke K., Braun V. (1985) Nucleotide sequence of the iron regulatory gene fur. Mol. Gen. Genet. 200,110-113.

157. Shi W., Wu J., Rosen B.P. (1994) Identification of a putative metal binding site in a new family of metalloregulatory proteins. J. Biol. Chem. 269,19826-19829.

158. Shrift A. (1954) Sulfur selenium antagonism. I. Antimetabolite action of selenate on the growth of Clorella vulgaris. Am. J. Bot. 41,223 230.

159. Sies H, Sharov VS, Klotz LO, Briviba K. (1997) Glutathione peroxidase protects against peroxynitrite-mediated oxidations. A new function for selenoproteins as peroxynitrite reductase. J. Biol. Chem. 272 (44), 27812-27817.

160. Silver S., Phung L.T. (1996) Bacterial heavy metal resistance: New surprises. Annu. Rev. Microbiol. 50,753-789.

161. Smith K. S., Ferry J.G. (2000) Prokaryotic Carbonic Anhydrases. FEMS Microbiol. Rev. V. 24. P. 335-366.

162. Smith A.M., Picciano M.F. (1987) Relative bioavailability of seleno-compounds in the lactating rat. J. Nutr. 117 (4), 725-731.

163. Smith R.L., Maguire M.E. (1995) Distribution of the CorA Mg2+ transport system in gram-negative bacteria. J. Bacteriol. 177,1638-1640.

164. Solioz M., Vulpe C. (1996) CPx-type ATPases: a class of P-type ATPases that pump heavy metals. Trends Biochem. Sci. 21, 237-241.

165. Stadtman Т. C. (1996) Selenocysteine. Annu.Rev.Biochem., 65, 83-100.

166. Steffens J.C. (1990) The heavy metal-binding pepdides of plants. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biology. 41, 553-575.

167. Stewart MS, Spallholz JE, Neldner KH, P ence В С. (1999) S elenium с ompounds h ave disparate abilities to impose oxidative stress and induce apoptosis. Free Radic. Biol. Med. 26 (1-2), 42-48.

168. St-Germain D.L., Galton V.A. (1997) The deiodinase family of selenoproteins. Thyroid. 7 (4), 655-668.

169. Strandberg G.M., Shumate S.S., Parrott J.R. (1981) Apply Environ. Microbiol. 41, 237245.

170. Sunde R.A. (1999) OARDC Special Circular. (167), 45-57.

171. Swanson CA, Patterson BH, Levander OA, Veillon C, Taylor PR, Helzlsouer K, McAdam PA, Zech LA. (1991) Human 74Se.selenomethionine metabolism: a kinetic model. Amer. J. Clin. Nutr. 54 (5), 917-926.

172. Taghavi S., Mergeay M., Nies D., van der Lelie D. (1997a) Alcaligenes eutrophus as a model system for bacterial interactions with heavy metals in the environment. Res. Microbiol. 148,536-551.

173. Taghavi S., Mergeay M., van der Lelie D. (1997b) Genetic and physical maps of the Alcaligenes eutrophus CH34 megaplasmid pMOL28 and its derivative pMOL50 obtained after temperature-induced mutagenesis and mortality. Plasmid. 37,22-34.

174. Тао Т., Grulich P.F., Kucharski L.M., Smith R.L., Maguire M.E. (1998) Magnesium transport in Salmonella typhimurium: biphasic magnesium and time dependence of the transcription of the mgtA and mgtCB loci. Microbiology. 144, 655-664.

175. Thelwell C., Robinson N.J., Turner-Cavet J.S. (1998) An SmtB-like repressor from Synechocystis PCC 6803 regulates a zinc exporter. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 1072810733.

176. Tomsett A.B., Thurman D.A. (1988) Molecular biology of metal tolerances of plants. Plant, Cell and Environment. 11,383-394.

177. Turner J.S., Robinson N.J. (1995) Cyanobacterial metallothioneins: Biochemestry and molecular genetics. J. Ind. Microbiol. 14,119-125.

178. Turner J. S., G lands P .D., S amson A .C.R., R obinson N.J. (1996) Zn2+ sensing by the cyanobacterial metallothionein repressor SmtB: different motifs mediate metal-induced protein-DNA dissociation. Nucleic Acids Res. 24,3714-3721.

179. Valle D.L. (1983) Zinc enzymes. Ed. Spiro T.J.N.Y.: J. Willey and Sons, 1.

180. Vandermeulen J.H., Foda A. (1988) Cycling of selenite and selenate in marine phytoplankton. Mar. Biol. 98 (1), 115-123.

181. Vanderpas JB, Contempre B, Duale NL, Goossens W, Bebe N, Thorpe R, Ntambue K, Dumont J, Thilly CH, Diplock AT. (1990) Iodine and selenium deficiency associated with cretinism in northern Zaire. Am. J. Clin. Nutr. 52 (6), 1087-1093.

182. Varga L., Sziget J., Ordog V. (1999) Effect of Spirulina platensis biomass enriched with trace elements on combinations of starter culture strains employed in the dairy industry. Michwissenschaft. 54 (5), 247-248.

183. Vidal S., Gros P., Skamene E. (1995) Natural resistance to infection with intracellular parasites: molecular genetics identifies Nrampl as the Bcg/Ity/Lsh locus. J. Leukoc. Biol. 58, 382-390.

184. Walczak R, Hubert N, Carbon P, Krol A. (1997) Solution structure of SECIS, the mRNA element required for eukaryotic selenocysteine insertion—interaction studies with the SECIS-binding protein SBP. Biomed. Environ. Sci. 10 (2-3), 177-181.

185. Waschulewsli I.H., Sunde R.A. (1988) Effect of dietary methionine on utilization of tissue selenium from dietary selenomethionine for glutathione peroxidase in the rat. J. Nutr. 118(3), 367-374.

186. Weiss S.L., Sunde R.A.(1997) Selenium regulation of classical glutathione peroxidase expression requires the 3' untranslated region in Chinese hamster ovary cells. J. Nutr. 127 (7), 1304-1310.

187. Whanger P.D., Oh S.H., Deagan J.T. (1981) Ovine and bovine metallothioneins: accumulation and depletion of zinc in various tissues. J. Nutr. Ill (7), 1196-1206.

188. Wheeller A.E., Zingaro R.A., Irgolic K. et al. (1982) The effect of selenate, selenite, and sulfate on the growth of six unicellular marine algae. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 57,181 -194.

189. Williams M.J., Odle R.S., Knight A. W. et al. (1994) Effect of sulfate on selenate uptake and toxicity in green alga Selenastrum capricornutum. Frch. Environ. Contam. Toxicol. 27 (4), 449-453.

190. Winge D.R., Reese R.N., Mehra R.K., Tarbet E.B., Hughes A.K., Dameron C.T. (1989) Structul aspects of metal-y-glutamyl peptides. See Ref. 15,300-313.

191. Wong D., Oliveira L. (1991) Effects of selenite and selenate on the growth and motility of seven species of marine microalgae. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 48 (7), 1193 1200.

192. Wrench J.J. (1978) Selenium metabolism in the marine phytoplakters Tetraselmis tetrathele and Dunaliella minuta. Mar. Biol. 49, 231 236.

193. Yang J-G., Hill K.E., Burk R.F. (1989) Dietaiy selenium intake controls rat plasma selenoprotein P concentration. J. Nutr. 119 (7), 1010-1012.

194. Yang Yiping., Hu Minghui (1996) Uptake and transformation of selenium by marine phytoplankton. J. Oceanogr. Taiwan Strait Taiwan Haixia. 15 (4), 319-323.

195. Yeh JY, Gu QP, Beilstein MA, Forsberg NE, Whanger PD. (1997) Selenium influences tissue levels of selenoprotein W in sheep. J. Nutr. 127 (3), 394- 402.

196. Zagrodzki P, Nicol F, McCoy MA, Smyth JA, Kennedy DG, Beckett GJ, Arthur JR. (1998) Iodine deficiency in cattle: compensatory changes in thyroidal selenoenzymes. Res. Vet. Sci. 64 (3), 209-211.

197. Zhou Z.G., Liu Z.L. (1997) Effects of selenium on lipid peroxidation in Spirulina maxima. Bot. Mar. 40 (2), 107-112.

198. Zhou Z., Li P., Liu Z. et al. (1997) Study on the accumulation of selenium and its binding to the proteins, polysacharides and lipids from Spirulina maxima, S.platensis and S.subsalsa. Oceanol. Limnol. Sin. Haiyang Yu Huzhao. 28 (4), 363 370.

199. Zinoni F, Birkmann A, Leinfelder W, Bock A. (1987) Cotranslational insertion of selenocysteine into formate dehydrogenase from Escherichia coli directed by a UGA codon. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 84 (10), 3156-3160.