Полифосфаты и экзополифосфатазы митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae

Пестов, Николай Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Полифосфаты и экзополифосфатазы митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Полифосфаты и экзополифосфатазы митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae"

На правах рукописи

ПЕСТОВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОЛИФОСФАТЫ И ЭКЗОПОЛИФОСФАТАЗЫ МИТОХОНДРИЙ ДРОЖЖЕЙ

Басскаготусгз сеге\181ае

03.00.04-биохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Пущино - 2004

Работа выполнена в Лаборатории регуляции биохимических процессов Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина РАН

Научные руководители: член-корреспондент РАН,

доктор биологических наук, профессор И. С. Кулаев; доктор биологических наук, Т. В. Кулаковская.

Официальные оппоненты доктор биологических наук,

профессор Р. А. Звягильская; кандидат биологических наук, И. Г. Моргунов.

Ведущая организация НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ им. М. В. Ломоносова.

Защита состоится " " ноября 2004 г в час мин на заседании

Диссертационного совета Д 002.121.01 в Институте биохимии и физиологии

микроорганизмов им Г.К. Скрябина РАН по адресу: Московская область, г.

Пущино, проспект Науки, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биохимии и физиологии микроорганизмов им Г. К. Скрябина РАН.

Автореферат разослан

2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор биологических наук

В. М. Вагабов

Актуальность проблемы. Неорганические полифосфаты (полиР), представляющие собой линейные полимеры ортофосфата (Р,), выполняют в клетке многочисленные функции. Они участвуют в резервировании фосфата, связывании катионов, образовании мембранных каналов, в регуляции активности ферментов и экспрессии генов. Так, у бактерий полиР вовлечены в регуляцию синтеза а38— субъединицы РНК полимеразы, ответственной за транскрипцию более чем 50 генов, продукты которых обеспечивают устойчивость к голоданию и другим стрессовым условиям, а также адаптацию в стационарной стадии роста. Было показано, что мутантные штаммы Escherichia coli, неспособные синтезировать полиР, были не жизнеспособными в стационарной стадии роста, имели высокую чувствительность к тепловому шоку, окислительному и осмотическому стрессу.

Функции полиР в клетках тесно связаны с энергетическим метаболизмом. У бактерий благодаря наличию таких ферментов, как полифосфаткиназа и полифосфат : AMP фосфотрансфераза эти полимеры вовлечены в регуляцию внутриклеточной концентрации АТР и других нуклеозидфосфатов, а полифосфатглюкокиназа и полифосфат : NADP фосфотрансфераза используют полиР вместо АТР в реакциях трансфосфорилирования. В эукариотических клетках указанные ферменты отсутствуют, и участие полиР в энергетическом метаболизме исследовано в значительно меньшей степени. Поскольку митохондрии имеют ключевое значение в энергетическом обмене эукариотических клеток, а также принимают участие в регуляторных процессах (Бакеева и др., 2001), то вопрос о присутствии и возможной роли полиР в этих органеллах является актуальным. В связи с этим особый интерес вызывает исследование метаболизма этих полимеров в митохондриях дрожжей, широко изучаемых и богатых полиР эукариотических микроорганизмов. Присутствие полиР в митохондриях дрожжей было показано лишь в одной работе с помощью метода 31Р-ЯМР (Beauvoit et al., 1989), и до настоящего времени остается неясным, какую роль они играют в этих органеллах. В митохондриях дрожжей Saccharomyces cerevisiae были обнаружены растворимая и мембраносвязанная экзополифосфатазы, катализирующие отщепление Pi от конца цепи полиР и различающиеся по ряду физико-химических свойств (Lichko et al., 1998). Это говорит в пользу участия митохондрий в метаболизме данных соединений. Актуальность изучения обмена полиР в митохондриях дрожжей определяется важностью понимания функций этих биополимеров как в митохондриях, так и в эукариотической клетке в целом.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось изучение влияния условий культивирования и мутаций по важнейшим генам полифосфатного метаболизма на обмен полиР в митохондриях дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Были поставлены следующие задачи:

1) Провести обнаружение полиР в митохондриях дрожжей S. cerevisiae различными методами и определить их локализацию в этих органеллах.

ЮС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИ6ЛИ0ТСКА 1 СПещфг |Jp YJ 08 woAht

2) Определить влияние недостатка и избытка Р, в среде культивирования на содержание и длину цепи полиР, а также на активность экзополифосфатаз в митохондриях.

3) Изучить влияние ингибиторов энергетического обмена на накопление полиР в митохондриях дрожжей 3. cerevisiae.

4) Сравнить содержание полиР в митохондриях при выращивании дрожжей 3. cerevisiae на глюкозе и лактате.

5) Определить влияние мутаций по генам полифосфатного обмена РРХ1 и РРМ1 на содержание полиР и активность экзополифосфатаз в митохондриях дрожжей 3. cerevisiae. (Ген РРХ1 кодирует 40 кДа - экзополифосфатазу, которая отщепляет Р, от конца цепи полиР; ген РРМ1, кодирует эндополифосфатазу, которая расщепляет длинноцепочечные полиР до более коротких цепей).

6) Определить влияние вышеуказанных мутаций на функциональное состояние митохондрий.

Научная новизна работы. В данной работе с помощью хорошо известных методов исследования полиР: химической экстракции, осаждения солями бария, хроматографии и электрофореза - было достоверно показано, что митохондрии дрожжей 3. cerevisiae содержат низкомолекулярные неорганические полиР.

В работе впервые было показано, что содержание полиР в митохондриях дрожжей в значительной степени зависит как от концентрации фосфата в среде культивирования, так и от источника углерода. У дрожжей, выращенных на лактате, содержание полиР в митохондриях было значительно ниже, чем в случае использования в качестве источника углерода глюкозы.

Показано, что для митохондрий, также как и для целых клеток, характерно явление гиперкомпенсации - повышенного накопления полиР при переносе с фосфат - лимитированной среды на полноценную по фосфату среду.

Показано, что в условиях гиперкомпенсации кислоторастворимые полиР митохондрий отличаются от кислоторастворимых полиР сферопластов по средней длине цепи и чувствительности к действию некоторых ингибиторов. Процесс накопления полиР в митохондриях в отличие от такового в сферопластах не подавляется 2-дезокси^-глюкозой, но в большей степени блокируется нигерицином. Полученные данные по действие разобщителей и ионофоров на накопление полиР в митохондриях дрожжей 3. cerevisiae говорят в пользу того, что этот процесс зависит от электрохимического потенциала.

Установлено, что растворимая форма экзополифосфатазы митохондрий дрожжей 3. cerevisiae кодируется геном РРХ1, который кодирует экзополифосфатазу цитозоля.

Показано, что инактивация гена РРМ1, который кодирует эндополифосфатазу, приводит к элиминации экзополифосфатазной активности, увеличению содержания и длины цепи полиР в митохондриях, а также к нарушению функционирования этих органелл, что влечет за собой неспособность клеток использовать несбраживаемые источники углерода.

Научно-практическое значение. Настоящая работа относится к разряду фундаментальных исследований, однако полученные данные позволяют расширить наше представление о фосфорном метаболизме и значение неорганических полиР в клетках дрожжей, имеющих большое практическое значение и широко используемые в различных отраслях народного хозяйства.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, экспериментальной части и обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Работа изложена на 116 страницах, содержит 16 таблиц и 19 рисунков. Библиографический указатель содержит 201 источник литературы.

Апробация работы и публикации. Результаты работы были доложены на ряде конференций: на 6ой и 8ой конференции молодых ученых «Биология - наука 21го века» (Пущино, 2002; 2004), на 3-ем съезде Российского биохимического общества (Санкт-Петербург, 2002). По материалам диссертации опубликовано три статьи в журналах: "Доклады Академии Наук", " Биохимия" и "FEMS Yeast Research".

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами данной работы были следующие штаммы дрожжей Saccharomyces cerevisiae: BKM Y - 1173, а также штаммы, любезно предоставленные лабораторией А. Корнберга (Стенфордский университет, США) - CRY (родительский штамм), CRX (штамм с инактивированным геном экзополифосфатазы РРХ1), CRN (штамм с инактивированным геном эндополифосфатазы, PPN1) и CNX (штамм с инактивированными генами экзо- и эндополифосфатазы). Штамм BKM Y - 1173 выращивали на полусинтетической среде Ридер с 2% глюкозой в качестве источника углерода, содержащей либо 0,8 мМ Р, (фосфат - лимитированная среда) либо 19,3 мМ Р, (полноценная среда). Мутантные штаммы, а также штамм CRY выращивали на глюкозо-пептонной среде содержащей: 1% дрожжевого экстракта, 2% пептона и 2% глюкозы или 2% лактата. Культивирование дрожжей вели на качалке в колбах при 29 °С. При культивировании на глюкозе скорость перемешивания составляла ~ 120 об/мин, а в случае использования лактата в качестве источника углерода скорость перемешивания составляла ~ 220 об/мин. Сферопласты получали, как описано ранее (Lichko et al., 1998). Для достижения условий гиперкомпенсации полученные сферопласты переносили на свежую полноценную по фосфату среду Ридер с 0,8 М маннитом в качестве осмотического стабилизатора.

Митохондрии получали методом дифференциального центрифугирования (Lichko et al., 1998). Потребление кислорода митохондриями определяли с помощью электрода Кларка, используя в качестве субстрата NADH в концентрации 1 мМ (Guerin et al., 1979). Для получения растворимой и мембранной фракции митохондрии обрабатывали ультразвуком на дезинтеграторе MSE 5 раз по 20 секунд при максимальной частоте. Мембранную фракцию отделяли

центрифугированием в течение 60 минут при 14000 g. Для получения содержимого межмембранного пространства и "митопластов" митохондрии инкубировали в условиях мягкого гипотонического шока (0,1 М сорбита) при 4 С и слабом перемешивании. Митопласты отделяли от содержимого межмембранного пространства центрифугированием в течение 20 минут при 14000 g.

Гель-фильтрацию растворимой фракции митохондрий проводили на колонке (1,6 x 90 см) с сефакрилом S-300, элюирующий раствор содержал 20 мМ Tris-HCl, рН 7,2,100 мМ NaCl, 2мМ MgSO4 и 0,1% Тритон Х-100.

Экстракцию фосфорных соединений проводили согласно методу Лисса и Лангена в модификации Кулаева (Кулаев и др., 1960; Kulaev, 1979).

Кислоторастворимую фракцию полиР экстрагировали из биомассы 1н НСЮ4 в течение 15 мин при 4 °С. После экстракции суспензию центрифугировали при 5000 g в течение 10 мин. Оставшуюся биомассу обрабатывали насыщенным раствором NaClO4 в 1 н НС1О4 при 4°С в течение 15 мин и после этого к суспензии добавляли дистиллированную воду и через 15 мин центрифугировали 20 мин при 14000 g для получения солерастворимой фракции полиР.

Из кислоторастворимой фракции удаляли нуклеозидфосфаты сорбцией на активированный уголь Норит А. Содержание пирофосфата в этой фракции определяли, как описано Хейноненом (Heinonen et al., 1981). Уровень полиР в кислоторастворимой и солерастворимой фракции определяли по разнице Pj до и после гидролиза образца в присутствии 1 н НС1 в течение 10 мин при 100 °С.

Для получения кислотонерастворимой фракции оставшуюся биомассу обрабатывали 0,5 н НСЮ4 в течение 30 мин при 90 °С и центрифугировали при 5000 g в течение 10 мин. По количеству P, в супернатанте судили о содержании полиР в этой фракции. Pi определяли колориметрическим методом с помощью молибдата аммония (Andreeva and Okorokov, 1993).

ПолиР кислоторастворимой фракции выделяли в виде малорастворимых в воде солей Ва2+ путем осаждения насыщенным раствором Ва^03)2 при рН 4,5. Для перевода осажденных полиР в растворимую форму использовали катионообменную смолу Dowex 50 WX 8 в NH4+ форме. Перерастворенные полиР хроматографировали на бумаге в системе изопропанол : Н2О : 20 % трихлоруксусная кислота : 25 % NH40H (70 : 10 : 20 : 0,3) в восходящем токе растворителя при 4 °С. Фосфорные соединения окрашивали, как было описано Вестманом (Westman, 1952). Определение длины цепи полиР проводили с помощью электрофореза в 20% полиакриламидном геле, приготовленном на 200 мМ Tris-боратном буфере, рН 8,3, с 7 М мочевиной. Пластину окрашивали толуидиновым голубым (Kumble et al., 1995).

Белок определяли по модифицированному методу Лоури (Bensadoun and Weinstein, 1976)

Экзополифосфатазную активность определяли в реакционной смеси, содержащей 50 мМ Tris-HCl, рН 7,2, 2,5 мМ MgS04 и 1мМ полиР188. За единицу активности (Е) принимали количество фермента, образующего 1 мкмоль ^ в 1мин (Andreeva and Okorokov, 1993).

Аденилаткиназную и фумаразную активность определяли, как описано Бролином и Ститом (ВгоНл, 1983; Stitt, 1983).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Обнаружение неорганических полифосфатов в препарате изолированных митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Для того, чтобы выяснить, имеются ли неорганические полифосфаты (полиР) в митохондриях дрожжей, мы получили препарат изолированных митохондрий из клеток дикого штамма 3. cerevisiae ВКМ У-1173, выращенных в условиях, когда происходит массивное накопления этих полимеров. Для этого клетки, достигшие начала стационарной стадии роста на среде Ридер с 2% глюкозой и 0,8 мМ Р1, переносили на полноценную среду с 19,3 мМ Р1 и культивировали в течение 18 ч.

АТФазная активность полученного препарата митохондрий на 90% подавлялась 5мМ азидом, эффективным ингибитором митохондриальной АТФазы. Чистота препарата митохондрий была подтверждена отсутствием ванадат -чувствительной АТРазы, маркерного фермента плазматических мембран, и нитрат - чувствительной АТРазы, маркерного фермента вакуолей.

Из препарата митохондрий получили три фракции полиР: кислоторастворимую, солерастворимую и горячий хлорнокислый экстракт. Большая часть лабильного фосфора приходилась на кислоторастворимую фракцию (0,85 мкмоль лабильного фосфора/мг белка или 84% от общего количества лабильного фосфора в митохондриях), тогда как на долю солерастворимой фракции приходилось не более 7 % от общего содержания полиР в митохондриях. Поэтому в дальнейшем основное внимание уделяли изучению кислоторастворимой фракции. Поскольку нуклеозидфосфаты из этой фракции были удалены сорбцией на активированный уголь, а содержание пирофосфата не превышало 1,5 % от общего содержания лабильного фосфора, то основная часть лабильного фосфора должна быть представлена полиР. Для проверки этого предположения провели осаждение полиР этой фракции в виде нерастворимых солей бария при рН ~ 4,5. После перерастворения и обессоливания в полученном препарате с помощью бумажной хроматографии были обнаружены фосфорные соединения в зоне, характерной для полиР (рис. 1). Этот же препарат кислоторастворимых полиР подвергли электрофорезу. При окрашивании пластины толуидиновым голубым обнаружили полосы с характерной для полиР метахроматической красно-фиолетовой окраской. Используя в качестве маркеров коммерческие препараты полиР с известной средней длиной цепи, определили, что средняя длина цепи полиР в митохондриях дрожжей при указанных выше условиях культивирования составляет около 20 - 25 фосфатных остатков (рис. 2).

Ортофосфат

Пирофосфат Триполифосфат

Кислоторастворимые полиР митохондрий

Рис. 1. Бумажная хроматография кислоторастворимых полиР митохондрий

Рис. 2. Электрофореграмма полиР в 20% полиакриламицном геле, содержащем 7 М мочевину. ПолиР-метчики: полиРи (1), полиР25 (2), ПОЛИР4 (3), полиР188(4), кислоторастворимые полиР митохондрий Засскаготусг8 cerevisiae вусловиях гиперкомпенсации в течение 18 ч (5).

Таким образом, с помощью химической экстракции, осаждения в виде солей бария, хроматографии и электрофореза установлено, что препарат митохондрий cerevisiae содержит полиР.

$асскаготуее8 еегеу181ае ВКМ У-1173.

1 2 3 4 5

2. Влияние недостатка и избытка Р| в среде на содержание и длину цепи неорганических полифосфатов в митохондриях Засскагошусе8 сеге™1ае.

Известно, что содержание полиР в клетках дрожжей претерпевает значительные изменения. При выращивании клеток сгггу181аг при низкой концентрации Р1 в среде к стационарной стадии роста происходит потребление полиР. При последующем переносе клеток на полноценную среду наблюдается гиперкомпенсация - повышенное накопление полиР в клетке по сравнению с их количеством при росте на полноценной среде. Нами было показано, что сферопласты, полученные из клеток, выращенных при лимитировании по Р1, так же, как и клетки, способны к гиперкомпенсации при переносе на полноценную среду.

Из таблицы 1 следует, что при изменении концентрации Р, в среде наибольшим изменениям подвергаются кислоторастворимые полиР митохондрий. Так, их содержание снижается в ~ 10 раз при лимитировании по Рр если сравнивать с условиями выращивания на полноценной среде. В условиях гиперкомпенсации происходит накопление кислоторастворимых полиР в митохондриях, и уровень этих полимеров становится почти вдвое выше по сравнению с обычными условиями роста. При переносе сферопластов с полноценной среды на полноценную среду содержание полиР в митохондриях не увеличивается.

Таблица 1. Влияние недостатка и избытка Р, в среде на содержание неорганических полиР в митохондриях дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКМ У -1173.

Условия роста Р, мкмоль/мг белка ПолиР, мкмоль Р/мг белка

Кислоторастворимая фракция Солерастворимая фракция Кислотонерастворимая фракция

Лимит по фосфату13 0,02 0,02 0,03 0,05

Полноценная среда16 0,07 0,24 0,09 0,04

Условия 2а гиперкомпенсации 0,06 0,44 0,06 0,05

Перенос с полноценной среды на полноценную среду26 0,04 0,17 0,12 0,05

1 - митохондрии были выделены из клеток, выращенных на фосфат-лимитированной (а) или полноценной по фосфату среде (б) до стационарной стадии роста.

2 - митохондрии были выделены из сферопластов, которые инкубировались на полноценной среде в течение 2 ч. Сферопласты были получены из клеток, выращенных на фосфат-лимитированной (а) или полноценной по фосфату среде (б) до стационарной стадии роста.

Рисунок 3 показывает, каким образом условия гиперкомпенсации влияют на длину цепи кислоторастворимых полиР в митохондриях. При выращивании на среде с низкой концентрацией Р1, содержание полиР в митохондриях было незначительным (табл. 1) и определить длину цепи этих полимеров с помощью электрофореза не удалось. В условиях гиперкомпенсации происходит увеличение средней длины цепи полиР по сравнению с условиями роста на полноценной среде. При переносе сферопластов с полноценной среды на полноценную среду длина цепи полиР увеличивается в меньшей степени.

Рис. 3. Электрофореграмма полиР в 20% полиакриламидном геле, содержащем 7 М мочевину.

ПолиР-метчики: полиРл (1), полиР25 (2), полиР45 (3), полиров (4). Кислоторастворимые полиР митохондрий 3accharomyces cerevisiae: (5) митохондрии были получены из клеток, выращенных на полноценной по Р1 среде; (6) митохондрии были выделены из сферопластов, которые инкубировались на полноценной среде в течение 2 ч. Сферопласты были получены из клеток, выращенных на полноценной по Р, среде до стационарной стадии роста; (7) митохондрии были выделены из сферопластов, подвергнутых гиперкомпенсации в течение 2 ч; (8) кислоторастворимые полиР сферопластов, подвергнутых гиперкомпенсации в течение 2 ч.

Важно отметить, что если при гиперкомпенсации в митохондриях средняя длина цепи полиР составляет ~ 20 фосфатных остатков, то в этих же условиях средняя длина цепи кислоторастворимых полиР целых сферопластов составляет ~ 45 фосфатных остатков (рис. 3).

Таким образом, полученные данные позволяют заключить, что содержание и длина цепи полиР в митохондриях 3. cerevisiae зависит от содержания Р1 в среде культивирования. Кроме того, для митохондрий, так же как для целых клеток и сферопластов характерно явление гиперкомпенсации - повышенного накопления полиР при переходе от лимитирования по Р1 к избытку этого компонента.

3. Влияние условий лимитирования по Р1 и гиперкомпенсации на активность экзополифосфатаз митохондрий Saccharomyces cerevisiae.

Экзополифосфатазы являются одними из основных ферментов обмена полиР у дрожжей и катализируют отщепление Р, от конца цепи полиР. В митохондриях 3. cerevisiae имеются растворимая и мембраносвязанная формы этого фермента (ОсМсо et а1., 1998).

Поскольку уровень Р, в среде культивирования оказывает значительное влияние на содержание полиР в митохондриях, то мы определили влияние условий лимитирования по этому компоненту и гиперкомпенсации на активность обеих форм экзополифосфатаз митохондрий. Активность мембраносвязанной экзополифосфатазы во всех исследованных условиях остается на относительно постоянном уровне (табл. 2). В условиях лимитирования по Р1, когда содержание полиР уменьшается (табл. 1), уровень экзополифосфатазной активности в растворимой фракции несколько увеличивается по сравнению с условиями роста на полноценной среде. Неожиданно оказалось, что в условиях гиперкомпенсации, когда в митохондриях значительно увеличивается количество полиР (табл. 1), происходит почти двукратное увеличение экзополифосфатазной активности в растворимой фракции этих органелл (табл. 2), т.е. высокая экзополифосфатазная активность не препятствует накоплению этих полимеров.

Таблица 2. Влияние недостатка и избытка р в среде на экзополифосфатазные активности в растворимой и мембранной фракции митохондрий Saccharomyces cerevisiae ВKM Y -1173.

Условия роста Экзополифосфатазная активность, мЕ/мг белка

Растворимая фракция митохондрий Мембранная фракция митохондрий

Лимит по фосфату13 154 79

Полноценная среда16 123 73

Условия гиперкомпенсации23 216 99

Перенос с полноценной среды на полноценную среду26 112 60

2 - митохондрии были ввделены из сферопластов, которые инкубировались на полноценной среде в течение 2 ч. Сферопласты были получены из клеток, выращенных на фосфат-лимитированной (а) или полноценной по фосфату среде (б) до стационарной стадии роста.

Ранее было показано, что при выращивании клеток до стационарной стадии роста в условиях гиперкомпенсации в цитозоле происходит замещение низкомолекулярной экзополифосфатазы цитозоля на высокомолекулярный фермент (Андреева и др., 2001). Поскольку растворимая экзополифосфатаза митохондрий по своим физико-химическим свойствам похожа на низкомолекулярную экзополифосфатазу цитозоля, то мы попытались определить, не наблюдается ли подобное явление в митохондриях. Для этого клетки, выращенные на фосфат-лимитированной среде, переносили на полноценную среду и культивировали до стационарной стадии роста (18 ч). Следует отметить, что в

этих условиях происходит снижение экзополифосфатазной активности в растворимой и мембранной фракций митохондрий до 66 и 42 мЕ/мг белка, соответственно. Гель фильтрация растворимой фракции митохондрий после культивирования в указанных условиях показывает наличие одного пика экзополифосфатазной активности, соответствующего белку с молекулярной массой ~ 40 кДа (рис. 4).

Рис. 4. Гель-фильтрация на колонке с сефакрилом S-300 (Pharmacia) фракции цитозоля, полученной в условиях 18 ч гиперкомпеисации (-А-) и растворимой фракции митохондрий Saccharomyces cerevisiae BKM Y1173, полученных из клеток выращенных до стационарной стадии роста в условиях лимита фосфата (-о-, нанес 1 мг белка) и в условиях 18 ч гиперкомпенсации (-•-, нанес 3 мг белка).

Такая же картина характерна для растворимой фракции митохондрий при лимитировании по р и при обычном выращивании на полноценной среде. Таким образом, отсутствие замены низкомолекулярной экзополифосфатазы митохондрий в растворимой фракции на высокомолекулярную в условиях гиперкомпенсации говорит о наличии различий в регуляции спектра экзополифосфатаз в митохондриях и цитозоле дрожжей.

4. Полифосфаты в митохондриях Saccкaromyces cerevшaeлокализованы преимущественно в межмембранном пространстве.

Несмотря на то, что митохондрии в условиях гиперкомпенсации обладают высокой экзополифосфатазной активностью (табл. 2), гидролиз полиР в изолированных органеллах происходит крайне медленно. Инкубация изолированных митохондрий в течение 1 ч при 30 °С в условиях, благоприятных для экзополифосфатазной активности, не влияет на уровень полиР, а при 2-х ч инкубации уровень этих полимеров снижается лишь на 30 %. Однако, при разрушении митохондрий ультразвуком наблюдается быстрый гидролиз полиР уже при 4 °С. По-видимому, в нативных митохондриях при определенных условиях имеет место недоступность полиР для действия экзополифосфатаз. Чтобы выяснить, почему полиР не подвергаются гидролизу при сохранении структуры

митохондрий, мы попытались определить локализацию полиР и экзополифосфатаз в этих органеллах. Для этой цели мы разделили полученные митохондрии на митопласты и содержимое межмембранного пространства. При субфракционировании оказалось, что не менее 60% полиР митохондрий обнаруживается в содержимом межмембранного пространства, тогда как почти вся экзополифосфатазная активность находится в митопластах (табл. 3). Таким образом, пространственное разделение полиР от экзополифосфатаз объясняет как устойчивость полиР в изолированных митохондриях, так и их быстрый гидролиз при обработке этих органелл ультразвуком.

Таблица 3. Распределение экзополифосфатазной активности и кислоторастворимых полиР между содержимым межмембранного пространства и митопластами в митохондриях Saccharomyces cerevisiae ВКМ У-117 3.

Митохондриальная Экзополифосфатазная Кислоторастворимые Маркерные ферменты, %

фракция активность, % полиР,% Аденилаткиназа Фумараза

Межмембранное 5 60-90 60-80 5

пространство

Митопласты 95 10-40 20-40 95

Вопрос о том, каким образом при лимитировании по Р1 обеспечивается уменьшение количества полиР в митохондриях, несмотря на пространственное разделение этих полимеров и экзополифосфатаз, требует дальнейшего исследования.

5. Накопление неорганических полифосфатов в митохондриях Saccharomyces cerevisiae зависит от электрохимического потенциала протонов.

Вопрос о путях синтеза полиР в дрожжевых клетках остается открытым. У этих микроорганизмов не была обнаружена полифосфаткиназа, которая является главным ферментом синтеза полиР у бактерий, а обнаруженные пути синтеза полиР, связанные с формированием клеточной стенки и гликолизом (Kulaev, 1979) не могут объяснить наличие большого количества полиР у дрожжей.

Поскольку в митохондриях дрожжей при гиперкомпенсации происходит увеличение уровня полиР, мы попытались определить в этих органеллах полифосфаткиназную активность, используя меченную [у^Р] АТР согласно методике определения активности этого фермента у бактерий (Ahn and Kornberg, 1993). Однако не было обнаружено включение метки в состав кислоторастворимых полиР, что свидетельствует против наличия полифосфаткиназы в митохондриях дрожжей.

В связи с этим были проведены эксперименты, направленные на выяснение возможного участия электрохимического градиента протонов в синтезе полиР. Мы

исследовали влияние ингибиторов энергетического обмена на накопление полиР в митохондриях и сферопластах в условиях гиперкомпенсации. Накопление полиР в митохондриях в этих условиях в значительной степени подавляется разобщителями и ионофором - нигерицином (табл. 4). При добавлении к сферопластам 2,4-динитрофенола и FCCP содержание полиР в митохондриях уменьшается на 50-60 %, а при добавлении нигерицина накопление полиР в митохондриях блокируется полностью. При этом данные ингибиторы либо не влияют, как FCCP и ДНФ, либо в меньшей степени снижают, как нигерицин, содержание Р, в митохондриях. Указанные ингибиторы также подавляют накопление полиР в сферопластах, хотя степень этого подавления была меньшей в случае нигерицина (табл. 4).

Таблица 4. Действие ингибиторов энергетического обмена на уровень Р, и накопление кислоторастворимых полиР в сферопластах и митохондриях

ЗассНаготусея сегеу1я1ае ВКМ У-1173 в условиях гиперкомпенсации. Митохондрии были получены из сферопластов инкубированных в условиях гиперкомпенсации в течение

2 ч.

Реагент Концентрация Сферопласты Митохондрии

ПолиР, % Р., % ПолиР,% Р., %

Контроль - 100 100 100 100

2-дезокси-0-глюкоза 22 мМ 50 108 90 178

РССР 20 мкМ 68 102 55 91

2,4-динитрофенол 0,1 мМ 38 107 42 100

Нигерицин ЮмкМ 38 134 3 22

0,5 мкМ 57 73 78 100

Антимицин А 5мкМ 90 105 110 130

Накопление полиР в митохондриях в отличие от такового в сферопластах, оказалось нечувствительным к 2-дезокси^-глюкозе (табл. 4). Что касается других известных ингибиторов энергетического метаболизма, то антимицин А не оказывает влияния на процесс накопления полиР в митохондриях. Азид в выбранной концентрации (табл. 4) лишь ненамного снижает содержание полиР в митохондриях. Учитывая тот факт, что в этой же концентрации азид снижает содержание кислоторастворимых полиР в сферопластах в большей степени чем в митохондриях, этот эффект азида можно считать связанным с неспецифичностью его действия, а не с прямым влиянием на активность АТРазы митохондрий и электронтранстпортной цепи.

Таким образом, процессы накопления полиР в митохондриях и сферопластах дрожжей отличаются по своей чувствительности к 2-дезокси-0-глкжозе и нигерицину, что подтверждает представления о существовании отличий в метаболизме полиР в митохондриях и других клеточных компартментах. Полученные данные свидетельствуют в пользу участия электрохимического потенциала протонов в процессе накопления полиР.

6. Влияние источника углерода на содержание полифосфатов в мmохондрияхSaccharomycescerevisiae.

Известно, что характер метаболизма и состояние митохондрий в клетках дрожжей в значительной степени зависит от используемого источника углерода. В связи с этим мы сравнили содержание и длину цепи кислоторастворимых полиР в митохондриях дрожжей штамма CRY при культивировании на глюкозе и лактате.

Было показано, что содержание полиР в митохондриях дрожжей этого штамма при выращивании на среде с глюкозой уменьшалось в процессе роста параллельно с ее потреблением (рис. 5).

Рис. 5. Рост дрожжей 5. cerevisiae CRY на глюкозо-пептонной среде (-•-), а также потребление

глюкозы (-о-) и изменение содержания кислоторастворимых полиР (диаграмма) в ходе роста.

Средняя длина цепи полиР также уменьшалась параллельно с потреблением глюкозы (рис. 6 А).

При использовании лактата в качестве источника углерода, содержание полиР в митохондриях дрожжей было более низким. Так, на середине логарифмической стадии роста при выращивании на глюкозе содержание полиР в митохондриях составляет ~ 0,94 мкмоль Р/мг белка, а при выращивании на лактате лишь ~ 0,15

мкмоль Р/мг белка. Средняя длина цепи полиР при выращивании на лактате также оказалась меньшей (рис. 6 Б).

А В

Рис. 6. Электрофореграмма полиР в 20% полиакриламидном геле, содержащем 7 М мочевину. ПолиР-метчики: полиРи (1), полиР25 (2), полиР45 (3), полиР188(4).

А) (5-7) - кислоторастворимые полиР митохондрий дрожжей S. cerevisiae CRY, выращенных на глюкозо-пептонной среде в течение 13 ч (5), 15 ч (6) и 22 ч (7) (рис. 5). Б) Кислоторастворимые полиР митохондрий дрожжей S. cerevisiae CRY, выращенных до конца логарифмической стадии роста на среде, содержащей 2% лактат в качестве источника углерода (5).

Таким образом, содержание и длина цепи полиР в митохондриях S. cerevisiae при росте на глюкозе, которая, будучи легко сбраживаемым субстратом, препятствует образованию функционально полноценных митохондрий, увеличиваются по сравнению с выращиванием на таком несбраживаемом субстрате, как лактат.

7. Влияние инактивации гена РРХ1, кодирующего 40 кДа - экзополифосфатазу и гена РРИ1, кодирующего эндополифосфатазу, на содержание, длину цепи полифосфатов, а также на активность экзополифосфатаз в митохондриях 8ассНаготусе8сегеу181ае.

Поскольку в митохондриях 5". cerevisiae присутствуют полиР и экзополифосфатазы, возникает вопрос, к каким последствиям для метаболизма полиР в этих органеллах приведет инактивация основных генов полиР обмена дрожжевой клетки: гена РРХ1, кодирующего 40 кДа экзополифосфатазу и гена РРМ1, кодирующего эндополифосфатазу. Следует отметить, что оба эти фермента кодируются ядерными генами.

У мутанта CRX с инактивированным геном РРХ1 не происходит изменения уровня активности мембраносвязанной экзополифосфатазы в митохондриях, тогда как экзополифосфатазная активность растворимой фракции уменьшается в 4 раза (табл. 5).

Таблица 5. Влияние мутаций по генам полиР обмена на экзополифосфатазные активности в растворимой и мембранной фракции митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae, выращенных на глюкозо-пептонной среде до стационарной

стадии роста.

S. cerevisiae Мутация по гену Экзополифосфатазная активность, мЕ/мг белка

Растворимая фракция Мембранная фракция

CRY Родительский штамм 136 97

CRX РРХ1, кодирующий 40 кДа экзополифосфатазу 35 80

CRN PPN1, кодирующий эндополифосфатазу 14 0

CNX РРХ1, PPN1 0 0

С помощью гель-фильтрации было показано, что в этой фракции отсутствует 40-кДа экзополифосфатаза, которая характерна для родительского штамма СКУ (рис. 7) и дрожжей дикого типа. Вместо этого появляется пик экзополифосфатазной активности в области, соответствующей белку с молекулярной массой от ~ 440 до ~ 830 кДа (рис. 7).

Рис. 7. Гель-фильтрация на колонке с сефакрилом S-300 (Pharmacia) препаратов растворимой фракции митохондрий дрожжей S. cerevisiae, полученных из клеток выращенных на глюкозо-пептонной среде до середины логарифмической стадии роста: -о-CRY, нанес 0,6 мг белка; -•- CRX, нанес 5 мг белка.

Интересно отметить, что такая же замена при указанной мутации имеет место в цитозоле (ПсЫсо Ы а1., 2002). Сходство свойств экзополифосфатазы растворимой фракции митохондрий со свойствами экзополифосфатазы РРХ1, известное из литературы (ЫсЪко Ы а1., 2003), в совокупности с полученным результатом говорит в пользу того, что растворимая экзополифосфатаза митохондрий кодируется геном РРХ1, так же как и 40-кДа экзополифосфатаза цитозоля. В свою очередь мембраносвязанная экзополифосфатаза митохондрий не кодируется этим геном.

В митохондриях штамма CRN с инактивированным геном эндополифосфатазы PPN1 полностью отсутствует активность мембраносвязанной экзополифосфатазы, а активность растворимой формы экзополифосфатазы снижается почти в 10 раз (табл. 5). У штамма CNX, с инактивированными генами РРХ1 и PPN1, полностью отсутствуют активность мембраносвязанной и растворимой экзополифосфатаз (табл. 5). Важно отметить, что эндополифосфатаза, как считается, локализуется в вакуолях (Sethuroman et al., 2001), а экзополифосфатазы дрожжевой клетки в очищенном состоянии способны эффективно гидролизовать полиР (Lichko et al., 2003). Интересно, что у мутанта с инактивированным геном PPN1 активность 40-кДа экзополифосфатазы снижается также и в цитозоле, более того, у этого мутанта в цитозоле исчезает высокомолекулярная экзополифосфатаза (Lichko et al., 2004). Полученный результат позволяет предполагать, что ген PPN1 или его продукт оказывает влияние на экспрессию гена РРХ1, а также других, пока еще не идентифицированных генов, кодирующих растворимую высокомолекулярную экзополифосфатазу и мембраносвязанную экзополифосфатазу митохондрий.

Инактивация гена экзополифосфатазы РРХ1 практически не влияет на содержание (табл. 6) и длину цепи полиР (рис. 8) в митохондриях. Это согласуется с данными, указывающими на различную локализацию полиР и 40-кДа экзополифосфатазы в этих органеллах.

Таблица 6. Влияние мутаций по генам полиР обмена на содержание неорганических полиР в митохондриях дрожжей Saccharomyces cerevisiae, выращенных на глюкозо-пептонной среде до стационарной стадии роста.

S. cerevisiae P, мкмоль/мг белка ПолиР, мкмоль Р/мг белка

Кислоторастворимая фракция Солерастворимая фракция Кислотонерастворимая фракция

CRY 0,06 0,34 0,10 0,13

CRX 0,06 0,27 0.11 0,08

CRN 0,06 0,73 0,24 0,24

CNX 0,07 0,72 0,25 0,40

Рис. 8. Электрофореграмма полиР в 20% полиакриламидном геле, содержащем 7 М мочевину. ПолиР-метчики: полиР 15 (1), полиР25 (2), полиР45 (3), полиРш (4).

(5-8) - кислоторастворимые полиР митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae: CRY (5), CRX (6), CRN (7), CNX (8), выращенных до стационарной стадии роста.

1 2 3 45 6 7 8

В то же время при инактивации гена PPN1 (штаммы CRN и CNX) происходит увеличение уровня полиР в митохондриях почти вдвое (табл. 6), а также увеличение их средней длины цепи до ~ 130 - 150 фосфатных остатков (рис. 8). Это хорошо коррелирует с отсутствие экзополифосфатазной активности в митохондриях этих штаммов, в первую очередь, мембраносвязанной экзополифосфатазы.

Таким образом, инактивация гена экзополифосфатазы РРХ1 не влияет на уровень полиР, в то время как мутация по гену эндополифосфатазы PPN1 приводит к элиминации мембраносвязанной экзополифосфатазы и значительному снижению активности растворимой экзополифосфатазы митохондрий, а также к нарушению обмена полиР, выразившемуся в увеличении их количества и длины цепи.

8. Инактивация гена PPN1 приводит к неспособности клеток S. cerevisiae использовать несбраживаемые субстраты.

Родительский штамм CRY и штамм CRX одинаково хорошо растут как на глюкозе, так и на лактате. Митохондрии, полученные из этих клеток, выращенных на глюкозе до стационарной стадии роста, имеют высокие значения дыхательного контроля и более высокий уровень азид-чувствительной АТРазы (табл. 7). Похожие значения получены для митохондрий указанных штаммов при выращивании на лактате (табл. 7). Следовательно, инактивация гена РРХ1 не повлияла на обмен полиР и на функциональное состояние митохондрий.

Таблица 7. Влияние мутации по генам полиР обмена на некоторые характеристики

митохондрий Saccharomyces cerevisiae. При использовании глюкозы в качестве источника углерода используемые штаммы выращивали до стационарной стадии роста, а при использовании лактата дрожжи выращивались до конца логарифмической стадии

роста.

Штаммы Глюкоза Лактат

Рост клеток АТРаза, Е/мг белка ДК Р/О Рост клеток АТРаза, Е/мг белка дк Р/О

CRY + 2,14 2,3 1,5 + 2,30 1,6 13

CRX + 2,15 2,1 1,3 + 2,16 22 11

CRN + 1,60 1 0 - - - -

CNX + 1,40 1 0 - - - -

- не определялось, так как клетки штаммов CRN и CNX не росли на несбраживаемых субстратах.

При выращивании на глюкозе клетки штаммов с инактивированным геном PPN1 раньше переходят к стационарной стадии роста по сравнению со штаммами CRY и CRX, имеющими данный ген. Полученные из этих клеток препараты митохондрий характеризуются отсутствием дыхательного контроля, сукцинатдегидрогеназной активности и сниженной активностью азид-чувствительной АТРазы. Таким образом, полученный препарат по своим свойствам представляет собой промитохондрии (табл. 7). Более того, оказалось, что штаммы дрожжей CRN и CNX, с инактивированным геном эндополифосфатазы PPN1, неспособны расти на лактате и этаноле, что, по-видимому, обусловлено неспособностью формировать полноценные митохондрии.

Таким образом, при инактивации гена эндополифосфатазы PPN1, а также при выращивании дрожжей S. cerevisiae на глюкозе наблюдается корреляция между увеличением уровня и длины цепи полиР в митохондриях и нарушением их функционирования.

Выводы

1. Показано, что митохондрии дрожжей Засскатшусея сеттае имеют свой пул неорганических полифосфатов, большая часть которых относится к кислоторастворимой фракции, имеет среднюю длину цепи от 10 до 25 фосфатных остатков и локализована в межмембранном пространстве этих органелл.

2. Содержание и длина цепи полифосфатов в митохондриях Засскагошусея cerevisiae в значительной степени зависит от концентрации фосфата в среде культивирования: при недостатке фосфата содержание полифосфатов в митохондриях резко уменьшается, а при гиперкомпенсации по фосфату увеличивается не только содержание, но и длина цепи полифосфатов.

3. Процесс накопления полифосфатов в митохондриях Засскагошусея cerevisiae блокируется разобщителями и ионофорами, что свидетельствует в пользу его зависимости от электрохимического потенциала на митохондриальной мембране.

4. Содержание и длина цепи полифосфатов в митохондриях Засскагошусея cerevisiae зависит от источника углерода. При выращивании клеток на глюкозе содержание и длина цепи полифосфатов выше, чем при выращивании на лактате.

5. У мутанта Засскаюшусея cerevisiae с инактивированным геном 40 кДа экзополифосфатазы цитозоля РРХ1 происходит элиминация 40- кДа экзополифосфатазы митохондриального матрикса, при этом на прежнем уровне остается экзополифосфатазная активность мембранной фракции, а также содержание и длина цепи полифосфатов. Данная мутация не влияет на функциональное состояние митохондрий, и способность клеток расти на несбраживаемых субстратах.

6. При инактивации гена эндополифосфатазы РРМ1 у Засскаюшусея cerevisiae наблюдается элиминация экзополифосфатазной активности, увеличение содержания и длины цепи полифосфатов в митохондриях, а также нарушение функционирования этих органелл и неспособность клеток расти на несбраживаемых источниках углерода.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Личко Л.П., Пестов Н.А., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (2003). Инактивация гена, кодирующего экзополифосфатазу РРХ1, приводит к изменению спектра экзополифосфатаз цитозоля и митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Биохимия. Т. 68. № 7. С. 902-909.

2. Пестов Н.А., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (2003). Полифосфаты и экзополифосфатазы митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae в условиях гиперкомпенсации по фосфатуДокл. АН. Т. 389. № 6. С. 830-832.

3. Pestov N.A., Kulakovskaya T.V., Kulaev I.S. (2004). Inorganic polyphosphate in mitochondiia of Saccharomyces cerevisiae at phosphate limitation and phosphate excess. FEMS YeastResearch. V. 4. P. 643-648.

4. Пестов Н.А Влияние элиминации гена РРХ1 на экзополифосфатазы митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Биология-наука 21-го века (Тезисы докладов. 6-я путинская конференция молодых ученых). Пущине 2002. С. 299-300.

5. Кулаковская Т.В., Личко Л.П., Пестов НА., Кулаев И.С. Влияние мутации по гену РРХ1 на спектр экзополифосфатаз дрожжевой клетки «3 -ий съезд биохимического общества». Санкт-Петербург. 2002. С. 86.

6. Пестов Н.А., Кулаковский И.В. В митохондриях отсутствует полифосфаткиназа, основной фермент обмена полифосфатов у бактерий. Биология-наука 21-го века (Тезисы докладов. 8-я пущинская конференция молодых ученых). Пущино. 2004. С. 58.

Подписано в печать 12 октября 2004 г Заказ 443 Формат60x90/16 Тираж 100экз Отпечатано в салоне оперативной печати АртПолиграф Москва, Б Якиманка, 13, оф 410 Тел 778-97-47

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Пестов, Николай Александрович

Введение

Часть 1. Обзор литературы

Глава 1. Неорганические полифосфаты в энергетическом метаболизме прокариот.

1.1. Ферменты, вовлекающие неорганические полифосфаты в превращение нуклеозидфосфатов.

1.1.1. Полифосфаткиназа (полифосфат:А£)Р фосфотрансфераза, КФ 2.7.4.1).

1.1.2. Полифосфат: АМР-фосфотрансфераза.

1.1.3. Участие неорганических полифосфатов в фосфорилировании NAD+.

1.2. Реакции трансфосфорилирования, в которых неорганические полифосфаты заменяют АТР.

1.2.1. Участие неорганических полифосфатов в фосфорилировании глюкозы и других Сахаров.

1.2.2. 1,3-дифосфоглицерат: полифосфат-фосфотрансфераза (КФ 2.7.4.17).

1.2.3. Участие неорганических полифосфатов в фосфорилировании белков.

1.3. Запасание энергии неорганических полифосфатов в виде АцН+.

Глава 2. Неорганические полифосфаты в энергетическом метаболизме эукариот.

Глава 3. Неорганические полифосфаты в митохондриях дрожжей.

Часть 2. Материалы и методы исследования.

2.1. Объекты исследования.

2.2. Состав среды и условия культивирования.

2.3. Получение сферопластов из дрожжевых клеток.

2.4. Условия гиперкомпенсации.

2.5. Получение фракции цитозоля.

2.6. Выделение митохондрий.

2.7. Очистка препарата митохондрий.

2.8. Определение поглощения кислорода митохондриями дрожжей Saccharomycescerevisiae.

2.9. Получение растворимой фракции митохондрий и фракции митохондриальных мембран.

2.10. Получение фракций содержимого межмембранного пространства митохондрий и митопластов.

2.11. Определение полифосфаткиназой активности в изолированных митохондриях БассИаготусез сегеу1я1ае.

2.12. Инкубация изолированных митохондрий Басскаготусез сегеу^яае

2.13. Определение молекулярных масс экзополифосфатаз.

2.14. Экстракция неорганических полифосфатов.

2.15. Осаждение неорганических полифосфатов в виде нерастворимых солей бария.

2.16. Хроматография неорганических полифосфатов на бумаге.

2.17. Электрофорез неорганических полифосфатов в ПААГ.

2.18. Очистка неорганических полифосфатов от примесей ортофосфата и пирофосфата

2.19. Определение ферментативных активностей.

2.20. Аналитические методы.

2.20.1. Определение ортофосфата.

2.20.2. Определение пирофосфата.

2.20.3. Определение белка.

2.20.4. Определение глюкозы. 50 Часть 3. Результаты исследования и их обсуждение

3.1. Обнаружение неорганических полифосфатов в препарате изолированных митохондрий БассИаготусез сегеУ1.пае.

3.2. Экзополифосфатаза растворимой фракции митохондрий

БассИаготусез сегещ&ае в условиях гиперкомпенсации.

3.3. Сравнение влияния недостатка и избытка Р; в среде на содержание неорганических полифосфатов в сферопластах и митохондриях БассИаготусез сегеугз!ае.

3.3.1. Влияние недостатка и избытка Pi в среде на содержание неорганических полифосфатов в сферопластах БассИаготусез сегелпз1ае.

3.3.2. Влияние недостатка и избытка Р; в среде на содержание и длину цепи неорганических полифосфатов в митохондриях БассИаготусея сеге\тае.

3.3.3. Влияние недостатка и избытка Р; в среде на активность экзополифосфатаз митохондрий БассЪелготусея сегехгягае.

3.4. Определение локализации неорганических полифосфатов в митохондриях

ЗассЬаготусеь сегеушае.

3.5. Определение полифосфаткиназной активности в изолированных митохондриях БассИаготусез сегюги^ае.

3.6. Действие ингибиторов энергетического обмена на накопление неорганических полифосфатов в митохондриях и сферопластах, а также на активности экзополифосфатаз митохондрий БассИаготусез сегеу^ягае*

3.7. Влияние источника углерода на содержание и длину цепи неорганических полифосфатов, а также на активность экзополифосфатаз митохондрий БассИаготусез сегечгьгае.

3.8. Влияние инактивации генаррх1, кодирующего экзополифосфатазу и генаррп1, кодирующего эндополифосфатазу, на обмен неорганических полифосфатов в митохондриях БассЪаготусез сегеупьгае.

3.8.1. Инактивация гена эндополифосфатазыррп! приводит к неспособности клеток БассИаготусез сегелп&ае использовать несбраживаемые субстраты.

3.8.2. Влияние инактивации генов ррх1 и ррп! на активность экзополифосфатаз митохондрий БассИаготусез сегелпзгае.

3.8.3. Растворимая экзополифосфатаза митохондрий БассИаготусез сегехгягае кодируется геном ррх1.

3.8.4. Влияние инактивации генаррп1 на содержание и длину цепи неорганических полифосфатов в митохондриях БассИаготусез сегелп&ае. 89 Заключение

Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Полифосфаты и экзополифосфатазы митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae"

Актуальность проблемы. Неорганические полифосфаты (полиР), представляющие собой линейные полимеры ортофосфата (Pi), выполняют в клетке многочисленные функции. Они участвуют в резервировании фосфата, связывании катионов, образовании мембранных каналов, в регуляции активности ферментов и экспрессии генов. Так, у бактерий полиР вовлечены в регуляцию синтеза о38—субъеди н и цы РНК полимеразы (Kusano and Ishihama, 1997), ответственной за транскрипцию более чем 50 генов, продукты которых обеспечивают устойчивость к голоданию и другим стрессовым условиям, а также адаптацию в стационарной стадии роста. Было показано, что мутантные штаммы Escherichia coli, неспособные синтезировать полиР, были не жизнеспособными в стационарной стадии роста, имели высокую чувствительность к тепловому шоку, окислительному и осмотическому стрессу.

Функции полиР в клетках тесно связаны с энергетическим метаболизмом. У бактерий благодаря наличию таких ферментов, как полифосфаткиназа и полифосфат:AMP фосфотрансфераза эти полимеры вовлечены в регуляцию внутриклеточной концентрации АТР и других нуклеозидфосфатов, а полифосфатглюкокиназа и полифосфат.ЫАОР фосфотрансфераза используют полиР вместо АТР в реакциях трансфосфорилирования. В эукариотических клетках указанные ферменты отсутствуют, и участие полиР в энергетическом метаболизме исследовано в значительно меньшей степени. Поскольку митохондрии имеют ключевое значение в энергетическом обмене эукариотических клеток, а также принимают участие в регуляторных процессах (Бакеева и др., 2001; Nieminen, 2003), то вопрос о присутствии и возможной роли полиР в этих органеллах является актуальным. В связи с этим особый интерес вызывает исследование метаболизма этих полимеров в митохондриях дрожжей, широко изучаемых и богатых полиР эукариотических микроорганизмов. Присутствие полиР в митохондриях дрожжей было показано лишь в одной работе с помощью метода 31Р-ЯМР (Beauvoit et al., 1989), и до настоящего времени остается неясным, какую роль они играют в этих органеллах. В митохондриях дрожжей БассИаготусез сегемяае были обнаружены растворимая и мембраносвязанная экзополифосфатазы, катализирующие отщепление Р, от конца цепи полиР и различающиеся по ряду физико-химических свойств (ЬлсЫсо & а!., 1998). Это говорит в пользу участия митохондрий в метаболизме данных соединений. Актуальность изучения обмена полиР в митохондриях дрожжей определяется важностью понимания функций этих биополимеров как в митохондриях, так и в эукариотической клетке в целом.

Были поставлены следующие задачи:

1) Провести обнаружение полиР в митохондриях дрожжей & сегеушае различными методами и определить их локализацию в этих органеллах.

2) Определить влияние недостатка и избытка Р; в среде культивирования на содержание и длину цепи полиР, а также на активность экзополифосфатаз в митохондриях.

3) Изучить влияние ингибиторов энергетического обмена на накопление полиР в митохондриях дрожжей Б. сеге\1з1ае.

4) Сравнить содержание полиР в митохондриях при выращивании дрожжей Б. сегелпыае на глюкозе и лактате.

5) Определить влияние мутаций по генам полифосфатного обмена: гена ррх1, кодирующего 40 кДа - экзополифосфатазу и гена ррп1, кодирующего эндополифосфатазу, на содержание полифосфатов и активность экзополифосфатаз в митохондриях.

6) Определить влияние вышеуказанных мутаций на функциональное состояние митохондрий.

Научная новизна работы. В данной работе с помощью хорошо известных методов исследования полиР: химической экстракции, осаждения солями бария, хроматографии и электрофореза - было достоверно показано, что митохондрии дрожжей 5. сегелптае содержат неорганические полиР.

Показано, что для митохондрий, также как и для целых клеток, характерно явление гиперкомпенсации - повышенного накопления полиР при переносе дрожжей с фосфат-лимитированной среды на полноценную по фосфату среду.

Показано, что в условиях гиперкомпенсации кислоторасгворимые полиР митохондрий отличаются от кислоторастворимых полиР сферопластов по средней длине цепи и чувствительности к действию некоторых ингибиторов. Процесс накопления полиР в митохондриях в отличие от такового в сферопластах не подавляется 2-дезокси-0-глюкозой, но в большей степени блокируется нигерицином. Полученные данные по действию разобщителей и ионофоров на накопление полиР в митохондриях дрожжей сегеушае, говорят в пользу того, что этот процесс зависит от электрохимического потенциала.

Установлено, что растворимая форма экзополифосфатазы митохондрий дрожжей сегехгмае кодируется геном ррх1, который кодирует экзополифосфатазу цитозоля.

Показано, что инактивация гена ррп1, который кодирует эндополифосфатазу, приводит к существенным изменениям в метаболизме полиР в митохондриях дрожжей и нарушениям функционального состояния этих органелл, что влечет за собой неспособность клеток использовать несбраживаемые источники углерода.

Научно-практическое значение. Настоящая работа относится к разряду фундаментальных исследований, однако полученные данные позволяют расширить наше представление о фосфорном метаболизме и значении неорганических полиР в клетках дрожжей, имеющих большое практическое значение и широко используемых в различных отраслях народного хозяйства.

Разработана методика изучения эффекта гиперкомпенсации полиР с использованием сферопластов вместо клеток, что позволяет свести к минимуму гидролиз полиР, который происходит в ходе получения сферопластов при выделении органелл и улучшить возможности для исследования метаболизма полиР в отдельных клеточных органеллах.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на ряде конференций: на 6ой и 8ой конференции молодых ученых «Биология - наука 21го века» (Пущино, 2002,2004), на 3-ем съезде Российского биохимического общества (Санкт-Петербург, 2002).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи.

Благодарности

Автор приносит искреннюю благодарность своим . научным руководителям чл.-корреспонденту РАН Игорю Степановичу Кулаеву, д.б.н. Татьяне Валентиновне Кулаковской за постоянное внимание к работе и обсуждение её результатов. Автор благодарит к.б.н. Л.П. Личко, к.б.н. Н.А. Андрееву, старшего лаборанта Н.Н. Косенкову, старшего лаборанта Е.В. Михайлину за оказанную помощь в работе, к.б.н. А.Г. Меденцева за помощь при измерении поглощения кислорода митохондриями дрожжей, лабораторию А. Корнберга (Стенфордский университет, США) за предоставление мутантных по генам полиР обмена штаммов & сегеугзгае, а также всех сотрудников отдела биохимии микроорганизмов РАН за содействие при выполнении работы и активное обсуждение результатов.

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Пестов, Николай Александрович

ВЫВОДЫ

1. Показано, что митохондрии дрожжей Басскаготусез сегеугзгае имеют свой пул неорганических полифосфатов, большая часть которых относится к кислоторастворимой фракции, имеет среднюю длину цепи от 10 до 25 фосфатных остатков и локализована в межмембранном пространстве этих органелл.

2. Содержание и длина цепи полифосфатов в митохондриях БассИаготусе.ч сегелпяае ъ значительной степени зависит от концентрации фосфата в среде культивирования: при недостатке фосфата содержание полифосфатов в митохондриях резко уменьшается, а при гиперкомпенсации по фосфату увеличивается не только содержание, но и длина цепи полифосфатов.

3. Процесс накопления полифосфатов в митохондриях БассИаготусея сегеу1ыае блокируется разобщителями и ионофорами, что свидетельствует в пользу его зависимости от электрохимического потенциала на митохондриальной мембране.

4. Содержание и длина цепи полифосфатов в митохондриях БассИаготусез сегелпягае зависит от источника углерода. При выращивании клеток на глюкозе содержание и длина цепи полифосфатов выше, чем при выращивании на лактате.

5. У мутанта Басскаготусея сегемгмае с инактивированным геном 40 кДа экзополифосфатазы цитозоля ррх1 происходит элиминация 40- кДа экзополифосфатазы митохондриального матрикса, при этом на прежнем уровне остается экзополифосфатазная активность мембранной фракции, а также содержание и длина цепи полифосфатов. Данная мутация не влияет на функциональное состояние митохондрий, и способность клеток расти на несбраживаемых субстратах.

6. При инактивации гена эндополифосфатазы ррп1 у БассЪаготусез сеге\п81ае наблюдается элиминация экзополифосфатазной активности, увеличение содержания и длины цепи полифосфатов в митохондриях, а также нарушение функционирования этих органелл и неспособность клеток расти на несбраживаемых источниках углерода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе показано, что митохондрии дрожжей сегеушяе имеют неорганические полиР, большая часть которых относится к кислоторастворимой фракции. Эти полиР имеют относительно небольшую длину цепи и подвергаются существенным изменениям в зависимости от условий культивирования. К факторам, которые оказывают значительное влияние на содержание полиР в митохондриях, относятся содержание Р| в среде культивирования и используемый источник углерода.

Использование среды с различным содержанием Р, показало, что для митохондрий, также как и для целых клеток, характерно как резкое снижение содержания полиР в условиях голодания по фосфату, так и явление гиперкомпенсации, т.е. повышенного накопления полиР при последующем переносе дрожжей на среду, содержащей достаточное количество Р;. В отличие от полиР митохондрий, количество которых подвергалось значительным изменениям в зависимости от концентрации Р| в среде культивирования, уровень Р; в этих органеллах изменялся в меньшей степени. Следовательно, можно предположить, что полиР митохондрий могут участвовать в поддержании определенной концентрации. Р; в этих органеллах.

Содержание и длина цепи полиР митохондрий & сегеушае значительно изменялись в зависимости от использования в качестве источника углерода глюкозы или лактата. Здесь на себя обращает внимание наличие взаимосвязи между содержанием, длиной цепи полиР в митохондриях и состоянием этих органелл, которое сильно зависит от используемого источника углерода. Содержание полиР в митохондриях было максимально в том случае, когда клетки потребляли глюкозу, и значительно уменьшалось, после исчерпания этого компонента из среды, в стационарной стадии роста. При использовании лактата, содержание полиР в митохондриях дрожжей & сегещ$1ае было наименьшим. Вполне вероятно, что накопление полиР в митохондриях S. сегеУ1х1ае происходит в условиях, когда эти органеллы представляют собой промитохондрии, а именно в условиях глюкозной репрессии, которая хорошо известна для S. cerevisiae (Котельникова и Звягильская, 1973). Возможно, в этих условиях, когда в митохондриях происходит снижение синтеза АТР, пониженный электрохимический потенциал, поддерживаемый на митохондриальной мембране АТРазой или ATP/ADP-антипортером (Klingenberg and Rottenberg, 1977) может использоваться для синтеза неорганических полиР. Определенным основанием для такого предположения могут служить данные, полученные для Microcystis aeruginosa (Shi et al., 2003). В этой работе показано, что низкий редокс потенциал стимулировал накопление полиР у этого микроорганизма, давая ему возможность, в условиях, когда затруднен синтез АТР, запасать энергию в виде фосфоан гидридн ых связей полиР, что может давать ему преимущества в преодоление неблагоприятных условий.

Следующим аспектом, на который следовало бы обратить внимание, является вопрос о том, какие ферменты принимают участие в метаболизме полиР митохондрий. В этих органеллах присутствуют экзополифосфатазы двух форм: растворимая и мембраносвязанная. Вероятно главная роль в метаболизме полиР митохондрий S. cerevisiae принадлежит мембраносвязанной экзополифосфатазе, поскольку существует четкая зависимость между активностью этого фермента и содержанием полиР в митохондриях дрожжей. Активность мембраносвязанной экзополифосфатазы уменьшалась параллельно снижению содержания полиР в ходе роста, на среде содержащей глюкозу и имела невысокое значение при использовании в качестве источника углерода лактата, когда митохондрии содержали небольшое количество этих полимеров. Подтверждением того, что мембраносвязанная экзополифосфатаза играет главную роль в обмене полиР митохондрий, служит значительное увеличение уровня полиР в этих органеллах при исчезновении этой экзополифосфатазы в результате инактивации гена эндополифосфатазы.

Активность растворимой экзополифосфатазы митохондрий не зависела от используемого источника углерода, тогда как содержание полиР при этом значительно изменялось, и значительно повышалась на начальном этапе гиперкомпенсации (2 ч), не препятствуя при этом существенному увеличению содержания полиР в митохондриях, которое происходило в этих условиях. Использование штамма S. cerevisiae с инактивированным геном экзополифосфатазы ppnl привело к значительному снижению активности растворимой экзополифосфатазы митохондрий и не отразилось при этом на содержании полиР и их длине цепи. Поскольку полиР локализуются, как было показано, главным образом в межмембранном пространстве и, следовательно, пространственно отделены от растворимой экзополифосфатазы митохондрий, находящейся в матриксе митохондрий, то можно предположить, что этот фермент не участвует в обмене полиР митохондрий дрожжей S. cerevisiae. Принимая во внимание тот факт, что активность растворимой экзополифосфатазы митохондрий максимальна с триполифосфатом (Личко, 2000), то этот фермент скорее может действовать как триполифосфатаза, гидролизуя триполифосфат в матриксе митохондрий.

Переходя к вопросу о синтезе полиР в митохондриях дрожжей, следует сказать, что, несмотря на то, что содержание полиР значительно изменялось в зависимости от условий культивирования, тем не менее, пока трудно сделать вывод о том какой фермент

33 синтезировал эти полимеры в митохондриях. Использование меченной [у Р] АТР не привело к включению меченого фосфора в кислоторастворимые полиР митохондрий. Это говорит в пользу того, что в митохондриях отсутствует полифосфаткиназа, которая является главным ферментом синтеза полиР у бактерий, используя для этого АТР. Действие разобщителей FCCP и ДНФ, а также ионофора нигерицина указывает на зависимость процесса накопления полиР от электрохимического потенциала. Поскольку известно, что в митохондриях синтез пирофосфата происходит за счет электрохимического потенциала и протекает независимо от синтеза АТР (Mansurova, 1989) то в связи с этим можно предположить, что полиР в митохондриях дрожжей могли бы синтезироваться аналогичным образом.

Обнаружение в мембранах эукариот, в том числе и в мембранах митохондрий, полиР/полигидроксибутиратных комплексов, которые образуют потенциал-зависемые мембранные каналы (Рош, 2000; Reusch, 1989; 1999; Reusch and Sadoff, 1988; Reusch et al.,

1997), позволяет предположить, что эти комплексы могли бы совместно с мембраносвязанной экзополифосфатазой участвовать в метаболизме полиР митохондрий. В данном случае мембраносвязанная экзополифосфатаза могла бы катализировать отщепление Р; от полиР входящих в состав полиР/полигидроксибутиратных комплексов. В этот комплекс мог бы также входить не выявленный до сих пор фермент, ответственный за синтез митохондриальных полиР, за счет электрохимического потенциала на внутренней митохондриальной мембране (рис. 19).

Растворимая экзополифосфатаза

ПолиР

Мембраносвязанная экзополифосфатаза

Предполагаемый полиР синтезирующий фермент

ПолиР/полигидроксибути-ратный комплекс

Рис. 19. Гипотетическая схема локализации и метаболизма полиР в митохондриях дрожжей & сегеушае.

Нельзя исключить возможность того, что в митохондриях дрожжей сегеУ1Я1'ае может синтезироваться больше полиР, чем удается обнаружить в изолированных препаратах и, что вклад этих органелл в биосинтез полиР у дрожжей может быть весьма существенным. ПолиР митохондрий, локализованные в межмембранном пространстве могли бы при определенных условиях транспортироваться в цитозоль. В пользу этого предположения указывают следующие факты, сходный характер накопления кислоторастворимых полиР в сферопластах и митохондриях в зависимости от концентрации Р; в среде; локализация большей части полиР митохондрий в межмембранном пространстве; исчезновение в клетках дыхательного мутанта S. cerevisiae значительной части низкомолекулярных кислоторастворимых полиР (Solimene et.al., 1980); высокая чувствительность процесса накопления полиР в митохондриях и сферопластах к действию разобщителей и ионофора -нигерицина. Использованный в работе ионофор — нигерицин полностью заблокировал накопление полиР в митохондриях и более чем наполовину в сферопластах. При этом нигерицин как ионофор действует преимущественно на внутреннею митохондриальную мембрану и не воздействует при этом на плазматическую мембрану дрожжей S. cerevisiae (Kovad et al., 1982).

Следует отметить, что метаболизм полиР очень важен для нормального функционирования митохондрий дрожжей S. cerevisiae. Об этом говорят изменения, которые возникали у мутантных штаммов дрожжей S. cerevisiae по генам полиР обмена. Так мутация по гену эндополифосфатазы ppnl, приводила к полному исчезновению экзополифосфатазной активности в митохондриях, а также к увеличению уровня полиР. Исчезновение экзополифосфатазной активности при этой мутации наблюдалось и в цитозоле (Lichko et al 2004). Эта мутация отразилась не только на метаболизме полиР, но и привела к неспособности использовать дрожжами S. cerevisiae несбраживаемые источники углерода. При росте на глюкозе дрожжи S. cerevisiae CRN и CNX раньше переходили к стационарной стадии роста по сравнению с родительским штаммом, что было обусловлено, по всей видимости, неспособностью потреблять спирт, который образуется в процессе брожения. Выделенные из этих клеток митохондрии были неспособные к окислительному фосфорилированию. Вполне вероятно, что полиР образованные в ходе потребления клетками глюкозы могли бы выступать в качестве источника энергии для перестройки митохондриального аппарата при переходе от брожения к окислительному фосфорилированию. В пользу использования полиР для перестройки метаболизма можно привести работу Вагабова (Вагабов и др., 1998), где было показано, что содержание полиР в клетках, при использовании в качестве субстрата глюкозы, возрастает параллельно потреблению глюкозы и значительно снижается после потребления этого компонента при переходе к стационарной стадии роста.

Таким образом, обмен полиР имеет большое значение для функционирования митохондрий, которые вероятно принимают значительное участие в формирование клеточного пула этих полимеров.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Пестов, Николай Александрович, Пущино

1. Андреева II.А., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (1994). Характеристика полифосфатазной активности цитозоля дрожжей Басскаготусез сеге^1ае. Биохимия, 59,1411-1417.

2. Андреева II.А., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (1996). Очистка и характеристика полифосфатазы из цитозоля БассЪаготусез сегемьгае. Биохимия, 61, 1213-1220.

3. Андреева Н.А., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (2001). Две экзополифосфатазы цитозоля дрожжей БассЪаготусез сегечгмае'. сравнительная характеристика. Биохимия, 66,187-194.

4. Андреева II.А., Личко Л.П., Кулаковская Т.В., Окороков Л.А. (1993). Характеристика полифосфатазной активности вакуолей дрожжей БассЪаготусез сегечгмае. Биохимия, 58, 737744.

5. Андреева Н.А., Окороков Л.А., Кулаев И.С. (1990). Очистка и некоторые свойства полифосфатазы клеточной оболочки дрожжей БассЪаготусез сегеушае. Биохимия, 55, 819826.

6. Афанасьева Т.П., Кулаев И.С., Мансурова С.Е., Поляков В.Ю. (1968). Нуклеотиды и другие фосфорные соединения митохондрий дрожжей ЕпсЬтусез та^хизп. Биохимия, 33, 1245-1253.

7. Бакеева Л.Е., Скулачев В.П., Сударикова Ю.В., Ципенкова В.Г. (2001). Митохондрии приходят в ядра (Еще одна проблема хронических алкоголиков). Биохимия, 66, 1651-1658.

8. Белозерский А.Н. (1959). Выступление в дискуссии на симпозиуме "Возникновение жизни на Земле". Изд-во АН СССР, Москва, 370 с.

9. Вагабов В.М., Трилисенко Л.В., Кулаев И.С., (2000). Зависимость длины цепи неорганических полифосфатов от содержания ортофосфата в среде у дрожжей БассЪаготусез сегечгзгае. Биохимия, 65,414-420.

10. Вагабов В.М., Трилисенко Л.В., Степанова И.Н., Шибельдина Л.А., Кулаев И.С. (1998). Изменения длинны цепи неорганических полифосфатов в ходе роста БассЪаготусез сегеугз1ае. Микробиология, 67, 153-157.

11. И. Кислинг Дж.Д., Вэн Даен С., Трелстэд П., Ренниджер Н., МакМахон К. (2000). Метаболизм полифосфатов и проблемы биотехнологии и защиты окружающей среды. Биохимия, 65,385-394.

12. Кортсти Г.Дж.Дж., Апельборн К.Дж., Бонтинг К.Ф.С., Э.В.Дж. ван Нил, Х.Дж. ван Вин.2000). Биология и экология усовершенствованного биологического удаления фосфора. Биохимия, 65,394-404.

13. Котельникова А.И., Звягильская Р.А. (1973). Биохимия дрожжевых митохондрий. М. Наука, 239 с.

14. Крашенинников И.А., Кулаев И.С., Коношенко Г.И. (1968). Изучение фосфорных соединений митохондрий Neurospora crassa. Биохимия, 33, 800-807.

15. Кулаев И.С. (1975). Биохимия высокомолекулярных полифосфатов. М.: МГУ, 248 с.

16. Кулаев И.С., Белозерский А.Н., Крицкий М.С., Кокурина 11.А. (1960) Полифосфаты плодовых тел шампиньона и ложного сморчка. Докл. АН СССР, 130, 667-669.

17. Кулаев И.С., Шимона О., Бобык М.А. (1968). Биосинтез неорганических полифосфатов у Neurospora crassa. Биохимия, 33,419-434.

18. Кулаев И.С., Бобык М.А. (1971). Обнаружение у Neurospora crassa нового фермента 1,3-дифосфоглицерат:полифосфаттрансферазы. Биохимия, 36, 356-359.

19. Курода А., Отаке X. (2000). Молекулярный анализ накопления полифосфатов у бактерий. Биохимия, 65,362-367.

20. Личко Л.П., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (1996а). Характеристика полифосфатазной активности ядер Saccharomyces cerevisiae: Биохимия, 61,361-366.

21. Личко Л.П., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (19966). Характеристика полифосфатазной активности изолированных митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Биохимия, 61, 1664-1671.

22. Личко Л.П., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (1997). Обнаружение и некоторые свойства мембраносвязанной и растворимой полифосфатаз в митохондриях дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Биохимия, 62, 1339-1345.

23. Личко Л.П., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (2000). Очистка и характеристика растворимой полифосфатазы из митохондрий Saccharomyces cerevisiae. Биохимия, 65,421-427.

24. Личко Л.П., Пестов Н.А., Кулаковская Т.В., Кулаев И.С. (2003). Инактивация гена, кодирующего экзополифосфатазу ppxl, приводит к изменению спектра экзополифосфатаз цитозоля и митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Биохимия, 68,902-909.

25. Окороков Л .А. Транспорт и регуляция концентраций неорганических ионов у грибов. Дисс. докт. биол. наук. Пущино. 1983.

26. Рош Р.Н. (2000). Транспорт ионов через мембрану посредством полифосфат/поли-3-гидроксибутиратных комплексов. Биохимия, 65,280-296.

27. Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран. 1989. М. Наука, 564 с.

28. Трилисенко Л.В., Андреева Н.А., Кулаковская Т.В., Вагабов В.М., Кулаев И.С. (2003). Действие ингибиторов на полифосфатный метаболизм дрожжей Saccharomyces cerevisiae в условиях гиперкомпенсации. Биохимия, 68, 577-581.

29. Трилисенко Л.В., Вагабов В.М., Кулаев И.С. (2002). Содержание и длина цепи полифосфатов в вакуолях Saccharomyces cerevisiae ВКМ Y-1173. Биохимия, 67, 592-596.

30. Шабалин Ю.А., Вагабов В.М., Кулаев И.С. (1978). Биосинтез высокомолекулярных полиР из ГДФ-(Р-32)-маннозы мембранной фракцией дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Докл. АН СССР, 239,490-492.

31. Шабалин Ю.А., Вагабов В.М., Кулаев И.С. (1985). Долихилдифосфатманноза: интермедиатбиосинтеза гликопротеинов у дрожжей ? Докл. АН СССР, 283, 720-723.

32. Шабалин Ю.А., Вагабов В.М., Циоменко В.М., Земленухина OA., Кулаев И.С. (1977). Изучение полифосфаткиназной активности в вакуолях дрожжей. Биохимия, 42, 1642-1647.

33. Шабалин Ю.А., Вагабов В.М., Кулаев И.С. (1979). О механизме сопряжения биосинтеза высокомолекулярных полифосфатов и маннана у дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Докл. АН СССР, 249,243-246.

34. Шабалин Ю.А., Кулаев И.С. (1989). Солюбилизация и свойства долихилдифосфат:полифосфатфосфотрансферазы дрожжей. Биохимия, 54,68-75.

35. Шабалин Ю.А., Наумов A.B., Вагабов В.М., Кулаев И.С. (1984). Обнаружение активности нового фермента долихилдифосфат:полифосфатфосфотрансферазы дрожжей. Докл. АН СССР, 278,482-485.

36. Шиба Т., Цуцуми К., Ишиге К., Ногучи Т. (2000). Неорганические полифосфаты и полифосфаткиназа: новые биологические функции и применение. Биохимия, 65,375-384.

37. Шимона О., Урисон С.О., Кулаев И.С. (1967). Обнаружение полифосфатглюкокиназы в некоторых микроорганизмах. Биохимия, 32,495-499.

38. Ahn, К., and Kornberg, А. (1990). Polyphosphate kinase from Escherichia coli. J. Biol. Chem., 265,11734-11739.

39. Akiama, M., Crooke, E., and Kornberg, A. (1992). The polyphosphate kinase gene of Escherichia coli. Isolation and sequence of the ppk gene and membrane location of the protein. J. Biol. Chem., 267,22556-22561.

40. Andreeva, N.A., and Okorokov, L.A. (1993). Purification and characterization of highly active and stable polyphosphatase from Saccharomyces cerevisiae cell envelope Yeast, 9,127-139.

41. Andreeva, N.A., Kulakovskaya, T.V., Karpov, A.V., Sidorov, I.A. and Kulaev. I. S. (1998a). Purification and properties of polyphosphatase from Saccharomyces cerevisiae cytosol. Yeast, 14, 383-390.

42. Andreeva, N.A., Kulakovskaya, T.V., and Kulaev, LS. (1998b). Purification and properties of exopolyphosphatase isolated from Saccharomyces cerevisiae vacuoles. FEBS Lett., 429,194-196.

43. Ault-Riche, D., and Kornberg, A. (1999). Definitive enzymatic assays in polyphosphate analysis. In H. C. Schröder and W. E. G. Müller, eds. Inorganic Polyphosphates. Biochemistry, Biology, Biotechnology, Springer, Prog. Mol. Cell. Biol., 23,241-253.

44. Ault-Riche, D., Fraley, C.D., Tzeng, C.M., and Kornberg, A. (1998). Novel assay reveals multiple pathways regulating stress-induced accumulations of inorganic polyphosphate in Escherichia coli. J. Bacteriol., 180, 1841-1847.

45. Baltscheffsky, M., Schultz, A., and BaltscheiTsky, H. (1999). H+-proton-pumping inorganic pyrophosphatase: a tightly membrane-bound family. FEBS Lett., 452, 121-127.

46. Beauvoit, B., Rigonlet, M., Guerin, B., and Canioni, P. (1989). Polyphosphates as a source of high energy phosphates in yeast mitochondria: a P-NMR study. FEBS Lett., 252, 17-22.

47. Bensandoun, A., and Weinstein, D. (1976). Assay of proteins in the presence of interfering materials. Anal. Biochem.,1Q,241-250.

48. Blum, E., B. Py, Carpousis, A.J., and Higgins, C.F. (1997). Polyphosphate kinase is a component of the Escherichia coli RNA degradosome. Molec. Microbiol., 26,387-398.

49. Bobyk, M.A., Afinogcnova, A.V., Dubinskaya, M.V., Lambina, V.A., and Kulaev, I.S. (1980). Detection of polyphosphates and enzymes of polyphosphate metabolism in Bdellovibrio bacteriovorus. Zentralbl. Bacteriol. Microbiol. Hyg., 135,461-466.

50. Bonting, C.F., Korstee, G.J., and Zehnder, A.J. (1991). Properties of polyphosphate:AMP phosphotransferase of Acinetobacter strain 210A. J. Bacteriol., 173,6484-6488.

51. Booth, J.W., and Guidotti, G. (1995). An alleged yeast polyphosphate kinase is actually diadenosine-5,,5'H-P1,P4-tetraphosphate a,P-phosphorylase. J. Biol. Chem., 270, 19377-19382.

52. Bowman, B.J., Mainzer, S.E., Allen, K.E., Slayman, C.W. (1978). Effects of inhibitors on the plasma membrane and mitochondrial adenosine triphosphatase of Neurospora crassa. Biochem. Biophys. Acta, 512,13-28.

53. Chance, B., and Williams, G. (1956). The respiratory chain and oxidative phosphorylation. Advance Enzymol. Relat. Subj. Biochem., 17,65-134.

54. Chen, M., Palmer, R.J. and Kuramitsu, H.K. (2002). Role of polyphosphate kinase in biofilm formation by Porphyromonas gingivalis. Infect. Immun. 70.4708-4715.

55. Chi-Meng Tzeng., and Kornberg, A. (2000). The multiple activities of polyphosphate kinase of Escherichia coli and their subunit structure determined by radiation target analysis. J. Biol Chem., 275, 3977-3983.

56. Churchill, KA., and Sze, H. (1983). Anion sensitive H+ - pumping ATPase in membrane vesicles from oat roots. Plant. Physiol., 71,610-617.

57. Clark, J.E. (1990). Purification of polyphosphate glucokinase from Propionibacterium shermcmii. In E. A Dawes, ed. Novel Biodegradable Microbial Polymers. Kluwer, Dordrecht, 213-221.

58. Clark, J.E., and Wood, H.G. (1987). Preparation of standarts and determinations of sizes of long-chain polyphosphates by gel electrophoresis. Anal. Biochem.,161,280-290.

59. Daum, G., Bohni, P.C., Schatz, G. (1982). Import of protein into mitochondria. J. Biol. Chem., 257, 13028-13033.

60. Dirheimer, G. (1964). Recherches sur les phosphates condenses chez les microorganismes. Etude de leur nature et de quelques enzymes intervenants dans leur utilisation metabolique. These Doct. Sci. Phys., Strasbourg.

61. Felter, S., and Stahl, A. J. C. (1973). Enzymes du metabolisme des polyphosphates dans la levure. III. Purification et propriétés de la polyphosphate-ADP-phosphotransferase. Biochimie, 55,245-251.

62. Gonzales, F., Fernandez-Vivas, A., Arias, J. M., and Montoya, E. (1990). Polyphosphate glucokinase and ATP glucokinase activities in Myxococcus coralloides D. Arch Microbiol., 154, 438-442.

63. Griffiths, E.J., and Halestrap, A.P. (1993). Pyrophosphate metabolism in the perfiised heart and isolated heart mitochondria and its role in regulation of mitochondrial function by calcium. J. Biochem., 290,489-495.

64. Guerin, B., Labbe, P., Somlo, M. (1979). Preparation of yeast mitochondria (Saccharomyces cerevisiae) with good P/O and respiratory control ratios. Methods and Enzymology, 55, 149-159.

65. Harold, F.M. (1966). Inorganic polyphosphates in biology: structure, metabolism, and functions. Bacteriol. Rev., 30,772-794.

66. Heinonen, J.K., Honkasalo, S.H., Kukko, EX (1981). A method for the concentration and for the colorometric determination of nanomoles of inorganic pyrophosphate. Anal. Biochem., 117, 293300.

67. Hoffman-Ostenhof, O., and Weigert, W. (1952). Über die Mögliche Function des polymeren Metahaphosphates als Speicher energie-reichen Phosphate in der Hefe. Naturwissenscheften, 39, 303-304.

68. Hoffman-Ostenhof, O., Kenedy, J., Gabriel, O., and Schonfellingen, H.S. (1954).'Ein neues Phosphal-ubertragen- des Ferments aus Here'. Biochem. Biophis. Acta, 14,285- 293.

69. Hostalek, Z., Tobek, J., Bobyk, M.A., and Kulaev, LS. (1976). Role of ATP-glucokinase and polyphosphate glucokinase in Streptomyces aureofaciens. Folia Microbiol., 21,131-135.

70. Hsieh, P.C. (1996). Molecular cloning and characterization of polyphosphate-glucokinase from Mycobacterium tuberculosis. PhD Thesis, Case Western Reserve University, Cleveland, OH

71. Hsieh, P.C., Shenoy, B.C., Samols, D., and Phillips, N. F. B. (1996a). Cloning, expression and characterization of polyphosphate glucokinase from Mycobacterium tuberculosis. J. Biol. Chem., 271,4909-4915.

72. Hsieh, P.C., Kowalczyk, Т.Н., and Phillips, N.F.B. (1996b). Kinetic mechanisms of polyphosphate glucokinase from Mycobacterium tuberculosis. Biochemistry, 35,9772-9781.

73. Itoh, H., and Shiba, T. (2004). Polyphosphate synthetic activity of polyphosphate:AMP phosphotransferase in Acinetobacter johnsonii 21 OA. J Bacterial., 186, 5178-5181.

74. Ishige, K., and Noguchi, T. (2001). Polyphosphate: AMP phosphotransferase and polyphosphate:ADP phosphotransferase activities of Pseudomonas aeruginosa. Biochem. Biophys. Res. Commun, 281,821-826.

75. Ishige, K., and Noguchi, T. (2000). Inorganic polyphosphate kinase and adenylate kinase participate in the polyphosphaterAMP phosphotransferase activity of Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 976,14168-14171.

76. Ishige, K., Kameds, A., Noguchi, T., and Shiba, T. (1998). The polyphosphate kinase gene of Pseudomonas aeruginosa. DNA Research, 5, 157-162.

77. Ishige, K., Zhang, H., and Kornberg, A. (2002). Polyphosphate kinase (PPK2), a potent, polyphosphate-driven generator of GTP. Proc. Natl. Acad Sei. USA, 99, 16684-16688.

78. Kato, J., Yamamoto, T., Yamada, K., and Othake, H. (1993). Cloning, sequence and characterization of the polyphosphate kinase-encoding gene (ppk) of Klebsiella aerogenes. Gene, 137,237-242.

79. Kawai, S., Mori, S., Murata, K. (2003). Primary structure of inorganic polyphosphate/ATP-NAD kinase from Micrococcus flavus, and occurrence of substrate inorganic polyphosphate for the enzyme. Biosci. Biotechnol. Biochem., 67,1751-1760.

80. Kawai, S., Mori, S., Mukai, T., Suzuki, S., Yamada, T., Hashimoto, W. and Murata, K. (2000). Inorganic Polyphosphate/ATP-NAD kinase of Micrococcus flavus and Mycobacterium tuberculosis H37Rv. Biochem. Biophys. Res. Commun, 276, 57-63.

81. Kawai, S., Mori, S., Mukai, T., Hashimoto, W., and Murata, K. (2001). Molecular characterization of Escherichia coli NAD kinase. Eur. J. Biochem., 268,4359-4365.

82. Keasling, J.D. (1997). Regulation of intracellular toxic metals and other cations by hydrolysis of polyphosphate. Ann. New York Acad Sei., 829,243-249.

83. Keasling, J.D., and Hupf, G. A. (1996). Genetic manipulationof polyphosphate metabolism affects cadmium tolerance in Escherihia coli. Appl. Enviroment. Microbiol., 62, 743-746.

84. Keefe, A.D., and Miller, S. L. (1995). Are polyphosphates or phosphate esters prebiotic reagents? J. Mol. Evol., 41,693-702.

85. Keefe, A.D., and Miller, S.L. (1996). Potentially prebiotic synthesis of condensed phosphates. Orig. Life Evol. Biosph., 26, 15-25.

86. Keyhani, S., Lopez, J.L., Clark, D.S., and Keasling, J.D. (1996). Intracellular polyphosphate content and cadmium tolerance in Anacystis nidulans R2. Microbiol., 88, 105-114.

87. Khoo J.C., and Russill, P.J. (1970). Adenilate kinase from bakers' yeast. J. Biol. Chem., 245,41634167.

88. Kim, K.S., Rao, N.N., Fraley, C.D., and Kornberg, A. (2002). Inorganic polyphosphate is essential for long-term survival and virulence factors in Shigella and Salmonella spp. Proc Natl Acad Sei USA, 99,7675-7680.

89. Klingenberg, M. and Rottenberg, H. (1977). Relation between the gradient of rhe ATP/ADP ratio and the membrane potential across the mitochondrial membrane. Europ. J. Biochem., 73, 125-130.

90. Kornberg, A. (1994). Inorganic polyphosphate: a molecular fossil come to life, in Phosphate in Microorganisms: Cellular and Molecular Biology. American Society for Microbiology, Washington.

91. Kornberg, A., Kornberg, S., and Simms, E. (1956). Methaphosphate synthesis by enzyme from Escherichia coli. Biochim. Biophys. Acta, 20,215-227.

92. Kornberg, A. (1995). Inorganic polyphosphate: toward making a forgotten polymer unforgottable. J. Bacteriol., Ill, 491-496.

93. Kornberg, A. (1999). Inorganic polyphosphate: a molecule of many functions. In H. C. Schröder and W. E. G. Müller, eds. Inorganic Polyphosphates. Biochemistry, Biology, Biotechnology, Springer, Prog. Mol. Cell. Biol., 23, 1-19.

94. Kornberg, A., Rao, N. N., and Ault-Riche, D. (1999). Inorganic Polyphosphate: a molecule with many functions. Ann. Rev. Biochem., 68, 89-125.

95. Kornberg, S. R. (1957). Adenosine triphosphate synthesis from polyphosphate by an enzyme from Escherichia coli. Biochem. Biophys. Acta, 26,294-300.

96. Kovac, L., Bohmerova, E., Butko, P. (1982). Ionophores and intact cells. I. Valinomycin and nigericin act preferentially on mitochondria and not on the plasma membrane of Saccharomyces cerevisiae. Biochim Biophys Acta, 721,341-348.

97. Kowalczyk, T.H., and Phillips, N.F.B. (1993). Determination of endopolyphosphatase using polyphosphate glucocinase. Anal. Biochem., 212, 194-205.

98. Kowalczyk, T.H., Horn, P.J., Pan, W.H., and Phillips, N.F.B. (1996). Initial rate and equilibrium isotope exchange studies on the ATP-dependent activity of polyphosphate glucokinase from Propionibacterium shermanii. Biochemistry, 35, 6777-6785.

99. Kulaev, LS., Kulakovskaya, T.V. (2000). Polyphosphate and phosphate pump. Anrtu. Rev. Microbiol., 54, 709-734.

100. Kulaev, LS., Vagabov, V.M., and Kulakovskaya, T.V. (1999). New aspects of polyphosphate metabolism and function. J. Biosci. Bioeng., 88, 111-129.

101. Kulaev,L S. (1979). The Biochemistry of Inorganic Polyphosphates. Wiley. 1st Edition, 234.

102. Kulaev, LS., Vagabov V.M., Kulakovskaya, T.V. (2004). The Biochemistry of Inorganic Polyphosphates. Wiley&Sons. 3 Edition, 271

103. Kulaev, LS., and Vagabov, V. M. (1983). Polyphosphate metabolism in microorganisms. Adv. Microbiol. Physiol., 24, 83-171.

104. Kulakovskaya, T.V., Andreeva, N.A., Trilisenko, L.V., Vagabov, V.M., Kulaev, LS. (2004). Two exopolyphosphatases in Saccharomyces cerevisiae cytosol at different culture conditions. Process Biochem., 39, 1625-1630.

105. Kumble, K.D., and Kornberg, A. (1995). Inorganic polyphosphate in mammalian cells and tissues. J. Biol. Chem., 270, 5818-5822.

106. Kumble, K.D., and Kornberg, A. (1996). Endopolyphosphatases for long chain inorganic polyphosphate in yeast and mammals. J Biol. Chem., 271, 27146-27151.

107. Kunst A., Dreager B., Ziegenhorn, J. UV-methods with hexokinase and glucose-6-phosphate degydrogenase. In Methods of Enzymatic Analisis. V. 6. Metabolites. 1; Carbohydrates. 1984. pp. 163-172.

108. Kuroda, A., and Kornberg, A. (1997). Polyphosphate kinase as a nucleoside diphosphate kinase in Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. Proc. Natnl. Acad. Sei. USA, 94,439-442.

109. Kuroda, A., Murphy, H., Cashel, M., and Kornberg, A. (1997). Guanosine tetra- and pentaphosphate promote accumulation of inorganic polyphosphate in Escherichia coli. J. Biol. Chem., 272,21240-21243.

110. Kusano, S., and Ishihama, A. (1997). Functional interaction of Escherihia coli RNA polymerase with inorganic polyphosphate. Genes Cells, 2,433-441.

111. Lichko, L.P., Kulakovskaya, T.V., and Kulaev, LS. (1998). Membrane-hound and soluble polyphosphatases of mitochondria of Saccharomycres cerevisiae: identification and comparative characterization. Biochim. Biophys. Acta, 1372, 153-162.

112. Lichko, L.P., Kulakovskaya, T.V., and Kulaev, LS. (2003a). Nuclear exopolyphosphatase of Saccharomyces cerevisiae is not encoded by ppxl gene encoding the major yeast exopolyphosphatase. FEMS Yeast Research, 3,113-117.

113. Lichko, L.P., Andreeva, N.A., Kulakovskaya, T.V., and Kulaev, LS. (2003b) Exopolyphospahatases of the yeast Saccharomyces cerevisiae (Minirewiev) FEMS Yeast Research, 3,233-238.

114. Lieberman, L. (1888). Uber das Nuclein der Hefe und Kunstliche Darstellung eines Nucleus Eiweiss und Metaphosphatsaure. Ber. Chem-Ges., 21, 598-607.

115. Liss, E., and Langen, P. (1959). Zur Charakterisierung der Polyphosphate der Hefe. Naturwissenschaften, 46, 151-152.

116. Lowry, O.H., Rosehrough, A., Ferr, A., Randall, J. (1951) Protein measyrement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 193,265-275.

117. Mansurova, S.E. (1989). Inorganic pyrophosphate in mitochondrial metabolism. Biochim. Biophys. Acta,, 911,237-247.

118. Meijer, M.M.C., Boonstra, J., Verkleij, A., Verrips, C.T. (1998). Glucose repression in Saccharomyces cerevisiae is related to the glucose concentration rather than the glucose flux. J.Biol. Chem., 273,24102-24107.

119. Meyerhof, O., Shatas, R., and Kaplan, A. (1953). Heat of hydrolysis of trimetaphosphate. Biochim. Biophys. Acta, 12,121-127.

120. Mukai, Kawai, T,S., Matsukawa, H., Matuo, Y., and. Murata, K. (2003). Characterization and molecular cloning of a novel enzyme, inorganic polyphosphate/ATP-glucomannokinase, of Arthrobacter sp. Strain KM. Appl. Environ. Microbiol, 69,3849-3857.

121. Murata, K., Kato, J., and Chibata, L (1979). Continuous production of NADP by immobilized Brevibacterium ammoniagenes cells. Biotechnol. Bioeng., 21, 887-895.

122. Murata, K., Uchida, T., Kato, J., and Chibata, L (1988). Polyphosphate kinase: Distribution, some properties and its application as an ATP regenerating system. Agric. Biol. Chem., 52, 14711477.

123. Nieminen, A.L. (2003). Apoptosis and necrosis in health and disease: role of mitochondria. Int Rev Cytol., 224,29-55.

124. Noguchi, T., and Shiba, T. (1998). Use of Escherichia coli polyphosphate kinase for oligosaccharide synthesis. Biosci. Biotechnol. Biochem., 62, 1594-1596.

125. Ogawa, N., Tzeng, C.M., Fraley, C.D., and Kornberg, A. (2000). Inorganic polyphosphate in Vibrio cholerae: genetic, biochemical, and physiologic features. J. Bacteriol., 182,6687-6693.

126. Okorokov, L.A., Lichko, L.P., and Andreeva, N.A. (1983a). Changes of ATP, polyphosphate and K+ contents in Saccharomyces carlsbergensis during uptake of Mn2+ and glucose. Biochem. Internat., 6,481-488.

127. Okorokov, L.A., Andreeva, N.A., Lichko, L.P., and Valiakhmetov, A.Ya. (1983b). Transmembrane gradient of K+ ions as an energy source in the yeast Saccharomyces carlsbergensis. Biochem. Internat., 6,463-472.

128. Pederson, P.L., and Carafol,i E. (1987). Ion motive ATPases. II. Energy coupling and work output. Trends. Biochem. Sci., 23, 101-189.

129. Pepin, C.A., and Wood, H.G. (1986). Polyphosphate glucokinase from Propionibacterium shermanii : kinetics and demonstration that the mechanism involves both processive and nonprocessive type reactions. J. Biol. Chem., 261,4476-4480.

130. Pepin, C.A., and Wood, H.G. (1987). The mechanism of utilization of polyphosphate by polyphosphate glucokinase from Propionibacterium shermanii. J. Biol. Chem., 262, 5223-5226.

131. Pepin, C.A., Wood, H.G., and Robinson, N.A. (1986). Determination of the size of polyphosphates with polyphosphate glucokinase. Biochem. Int., 12,111-123.

132. Pereira-da-Silva, L., Baltscheflsky, H., (1993). Studies on the utilization of inorganic pyrophosphate by different metabolic systems in yeast mitochondria. Braz J Med Biol Res., 26, 343346.

133. Pereira-da-Silva, L., Sherman, M., Lundin, M., Baltscheflsky, H. (1993). Inorganic pyrophosphate gives a membrane potential in yeast mitochondria, as measured with the permeant cation tetraphenylphosphonium. Arch. Biochem. Biophys., 304,310-313.

134. Pfanner, N., Neupert, W. (1985). Transport of proteins into mitochondria; a potassium diffusion potential is able to drive the import of ADP/ATP carrier. EMBO J. 4,2819-2825.

135. Phillips, N.F.B., Hsien, P. C., and Kowalczyk, T.H. (1999). Polyphosphate glucokinase. In H. C. Schroder and W. E. G. Muller, eds. Inorganic Polyphosphates. Biochemistry, Biology, Biotechnology, Springer, Prog. Mol. Cell. Biol, 23, 101-127.

136. Phillips, N.F.B., Horn, P.J., and Wood, H.G. (1993). The polyphosphate and ATP dependent glucokinase from Propiombacterium shermanii: both activities are catalyzed by the same protein. Arch. Biochem. Biophys., 300,309-319.

137. Rao, N.N., and Kornberg, A. (1996). Inorganic polyphosphate support resistance and survival of stationary-phase Escherichia coli. J. Bacteriol., 178,1394-1400.

138. Rashid, M.H., and Kornberg, A. (2000). Inorganic polyphosphate is needed for swimming, swarming, and twitching motilities of Pseudomonas aeruginosa. Proc. Natl. Acad Sci. USA, 97, 4885-4890.

139. Rashid, M.H., Rao, N.N., and Kornberg, A. (2000b). Inorganic polyphosphate is required for motility of bacterial pathogens. J. Bacteriol., 182,225-227.

140. Reader, V. (1927). The relation of the growth of certain microorganisms to the composition of the medium:! The synthetic culture. Biochem. J., 21,901-907.

141. Reusch, R.N., and SadofT, H.L. (1988). Putative structure and functions of poly-beta-hydroxybutirate/calcium polyphosphate channel in bacterial plasma membranes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85,4176-4180.

142. Reusch, R.N. (1989). Poly-beta-hydroxybutirate/calcium polyphosphate complexes in eukaryotic membranes. Roc. Soc. Exper. Biol. Med., 191,377-381.

143. Reusch, R.N. (1999). Polyphosphate/ poly-(R)-3-hydroxybutyrate in channels ion cell membranes. In H. C. Schröder and W. E. G. Müller, eds. Inorganic Polyphosphates. Biochemistry, Biology, Biotechnology, Springer, Prog. Mol. Cell. Biol., 23, 151-183.

144. Reusch, R.N., Huang, R.P., and Koskkosicka, D. (1997). Novel components and enzymatic activities of the human erythrocyte plasma membrane calcium pump. FEBS Lett., 412,592-596.

145. Robinson, N.A., and Wood, H.G. (1986). Polyphosphate kinase from Propionibacterium shermanii. Demonstration that the synthesis and utilization of polyphosphate is by processive mechanism. J. Biol. Chem., 261,4481- 4485.

146. Robinson, NA, Clark, J.E., and Wood, H.G. (1987). Polyphosphate kinase from Propionibacterium shermanii. Demonstration that polyphosphates are primers and determination of the size of the synthesized polyphosphate. J. Biol. Chem., 262,5216- 5222.

147. Rodriguez, R.J. (1993). Polyphosphate present in DNA preparation from filamentous fungal species of Colleotrichum inhibits restriction endonucleases and other enzymes. Anal. Biochem., 209, 291297.

148. Samokhvalov, V., Ignatov, V., Kondrashova, M.(2003). Inhibition of Krebs cycle and activation of glyoxylate cycle in the course of chronological aging of Saccharomyces cerevisiae. Compensatory role of succinate oxidatioa Biochem., 86,39- 46.

149. Schleyer, M., Schmidt, B., Neu pert, W. (1982). Requirement of a membrane potential for the post-translational transfer of proteins into mitochondria. EuropJ. Biochem., 125, 109-116.

150. Schuddemat, J., R. de Boo, C. C. M. Van Leeuwen, P. J. A. Van den Broek, and J. Van Steveninck. (1989). Polyphosphate synthesis in yeast. Biochem. Biophys. Acta, 100, 191-198.

151. Sethuraman A., Rao, N.N., Kornberg, A. (2001). The endopolyphosphatase gene: Essential in Saccharomyces cerevisiae. PNAS, 98,8542-8547.

152. Shi, X., Yang, L., Niu, X., Xiao, L., Kong, Z., Qin, B., Gao, G. (2003). Intracellular phosphorus metabolism of Microcystis aeruginosa under various redox potential in darkness. Microbiol Res., 158,345-352.

153. Skorko, R. (1989). Polyphosphate as a source of phosphoryl group in protein modification in the archaebacterium Sulfolobus acidocaldarius. Biochimie, 71, 1089-1093.

154. Solimene, R-, Guerrini, A.M., and Donini, P. (1980). Levels of acid-soluble polyphosphate in growing cultures of Saccharomyces cerevisiae. J. Bacteriol, 143, 6710-6714.

155. Sosa, A., and Celis, H. (1995). H+/PPi stoichiometry of membrane-bound pyrophosphatase of Rhodospirillum rubrum. Arch Biochem Biophys, 316,421-427.

156. Spira, B., Silberstein, N., and Yagil, E. (1995). Guanosine 3'5'-bipyrophosphate (ppGpp) synthesis in cell of Escherichia coli starvated for Pi. J. Bacteriol, 177,4053-4058.

157. Stitt, M. Fumarase. In Methods of Enzymatic Analisis. V. 4. Enzyme 2: Esterases, Glycosidases, Lyases, Lygases, 1984, 359-362.

158. Stroubant, P., and Scarborough, G.A. (1979). Large scale isolation and storage of Neurospora plasma membrane. Anal Biochem., 95,554-558.

159. Szymona, O., Kowalska, H., and Szymona, M. (1969). Search for inducible sugar kinass in Mycobacterium phlei. Ann. Univ. Marie Curie-Sklodowska, 24,1-8.

160. Szymona« M. (1957). Utilization of inorganic polyphosphates for phosphorylation of glucose in Micobacteriumphlei. Bull. Acad. Pol. Sci. Ser. Sci. Biol, 5,379-381.

161. Szymona, M. (1962). Communication in disscation. Collog. Intern. Centr. Nat. Rech. Sci. Strasbourg, 106,541

162. Szymona, M., Szymona, O., and D. Kulesza (1962). On the occurrence of inorganic polyphosphate hexokinase in some microorganisms. Acta Microbiol. Pol., 11,287-300.

163. Szymona, M. (1964). Fosfotransferazy w metabolizmie nie-organicznych polifosforanow. Postepy Biochem., 10,295-303.

164. Szymona, M., and Szymona, O. (1961). Participation of volutin in the hexokinase reaction of Corynebacterium diphtheriae. Bull. Acad Pol. Sci. Ser. Sci. Biol., 9,371-374.

165. Szymona, M., and Szumilo, T. (1966). Adenosine triphosphatase and inorganic polyphosphate-fructokinases of Mycobacterium phlei. Acta Biochim. Pol., 13,129-134.

166. Szymona, M., and Ostrowsky, W. (1964). Inorganic polyphosphate glucokinase of Mycobacterium phlei. Biochim. Biophys. Acta, 85,283-295.

167. Szymona, M., Kowalska, H., and Pastuszak, L (1977). Polyphosphate glucose phosphotransferase. Purification of Mycobacterium tuberculosis H37Ra enzyme to apparent homogeneity. Acta Biochem. Pol., 24,133-142.

168. Szymona, O., and Widomski, J. (1974). A kinetic study on inorganic polyphosphate glucokinase from Mycobacterium tuberculosis H^Ra,Physiol. Chem., 6,393-404.

169. Szymona, O., and Szymona, M. (1978). Multiple forms of polyphosphate-glucose phosphotransferase in various Micobacterium strains. Acta Microbiol. Pol., 27, 73-78.

170. Szymona, O., and Szymona, M. (1979). Polyphosphate- and ATP-glucose phosphotransferase activities of Nocardia minima. Acta Microbiol. Pol., 28, 153-160.

171. Thilo, E. (1955). Die kondensierten Phosphate. Angew. Chem., 61,141-149.

172. Tijssen, J.P., and J Van Steveninck (1984). Detection of a yeast polyphosphate fraction localized outside the plasma membrane by the method of phosphorus-31 nuclear magnetic resonance. Biochem Biophys Res Commun, 119,447-451.

173. Van Groenestijn, J.W., Bentvelzen, M.M.A., Deinema, M. II., and Zehnder, A.J.B. (1989). Polyphosphate degrading enzymes in Acinetobacter spp. and activated sludge. Appl. Environ. Microbiol., 55,219-223.

174. Van Groenestijn, J.W., Deinema, M.H., and Zehnder, A.J.B. (1987). ATP production from polyphosphate in Acinetobacter strain 21 OA. Arch. Microbiol., 148» 14-19.

175. Weinstein, J.N., Blumenthal, R, Van Renswoude, J., Kempf, C., KIausne,r R.D. (1982). Charge clusters and orientation of membrane proteins. J. Membrane Biol., 66,203-212.

176. West, M.W., and Ponnamperuma, C. (1970). Chemical evolution and the origin of life. A comprehensive bibliography. Space Life Sci., 2,225-295.

177. Westman A., Scott, A., Redley, L (1952). Filter paper chromatography of the condensd phosphates. Chem. in Canada, 10,189-194.

178. Winder F.G. and Denneny J.M. (1957) The metabolism of inorganic polyphosphate in Mycobacteria. J. Gen. Microbiol., 17, 573-585.

179. Wood, H. G., and Clark, J. E. (1988). Biological aspects of inorganic polyphosphates. Ann. Rev. Biochem., 57,235-260.

180. Wurst, H., Shiba, T., Kornberg, A. (1995). The gene for a major exopolyphosphatase of Saccharomyces cerevisiae. J. Biol. Chem., 177, 898-906.

181. Yamagata, Y., Watanabe, H., Saitoh, M., and Namba, T. (1991). Volcanic production of polyphosphates and its relevance to prebiotic evolution. Nature, 352,516-519.

182. Yoshida, A. (1953). Biochemical studies on metaphosphateSci. Papers Coll., Gen. Educ. Univ. Tokyo, 3,151- 157.

183. Yoshida, A. (1955). Metaphosphate. II Heat of hydrolysis of metaphosphate extracted from yeast cells. J. Biochem. (Tokyo), 42, 163-168.

184. Zhang, H., Ishige, K., Kornberg, A. (2002). A polyphosphate kinase (PPK2) widely conserved in bacteria. Proc. Natl. Acad Sc.i USA, 99, 16678-16683.

185. Zlnzer, E., Daum, G. (1995). Isolation and biochemical characterization of organelles from the yeast, Saccharomyces cerevisiae. Yeast, 11,493-536.

Информация о работе

Пестов, Николай Александрович
кандидата биологических наук
Пущино, 2004
ВАК 03.00.04

Диссертация

Полифосфаты и экзополифосфатазы митохондрий дрожжей Saccharomyces cerevisiae - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы