Справка: Хабибуллин, Самат Сиринович. Популяционная вариабельность микроорганизмов : диссертация кандидата биологических наук : 03.00.23 Москва, 2007 150 c. : 61 07-3/737
Объем: 150 стр.
Информация: Москва, 2007
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава
I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
11 Метастабильность фенотипа и основные механизмы ее реализации у микроорганизмов
111 R-S-M диссоциация
112 Влияние внешних факторов на изменчивость диссоциантов бактерий
12 Молекулярные и генетические основы диссоциации бактерий
121 Рекомбиногенные перестройки генома бактерий
1211 Конъюгация
1212 Трансдукция
1213 Трансформация, трансфекция
122 Изменение свойств бактерий
13 Влияние состояния клеточного покоя на популяционную вариабельность бактерий
131 Типы покоящихся форм микроорганизмов
132 Ауторегуляторные факторы di и d2 микроорганизмов ЭКСНЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава
II ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
21 Объекты исследования
22 Получение покоящихся форм бактерий
23 Микробиологические методы
24 Биохимические и физико-химические методы анализа
25 Генетические методы
26 Статистическая обработка
Глава
III РЕЗУЛБТАТБ1И ОБСУЖДЕНИЕ
31 Внутрипопуляционная вариабельность фенотипов у бактерий Bacillus licheniformis
311 Взаимосвязь фенотипической изменчивости Blicheniformis с типом покоящихся форм
312 Колониально-морфологические и физиолого-биохимические характеристики диссоциантов Blicheniformis шт
313 Применение метода DIR-ПЦР для идентификации внутрипопуляционных диссоциантов 5ас///ш cereus и Bacillus subtilis
314 Регуляция популяционной вариабельности В licheniformis
32 Популяционная вариабельность грамотрицательных бактерий Pseudomonas aurantiaca и Р aeruginosa неспорообразующих
321 Образование покоящихся клеток Paurantiaca и Paeruginosa при модификации условий культивирования и под воздействием экзогенно вносимого фактора ф
322 Колониально-морфологические и физиолого-биохимические свойства фенотипических диссоциантов Рaurantiaca шт В
323 Колониально-морфологические и физиолого-биохимические свойства фенотипических диссоциантов Р aeruginosa штК
324 Устойчивость диссоциантов Paeruginosa штК2 иммобилизованных в ПААГ
33 Участие ауторегуляторных факторов di (АОБ) в регуляции популяционной вариабельности бактерий
331 Влияние (токсичность) факторов d] на рост бактерий Функции факторов di как ингибиторов спорового прорастания
332 Мутагенный эффект АОБ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение:
Актуальность проблемы. Изучение фенотипической изменчивости как генетического феномена, лежащего в основе таких явлений и процессов как изменение скорости микробных синтезов и трансформаций, вирулентность и персистенция патогенных и условно-патогенных бактерий, результативность симбиозов и замещение продуктивных вариантов промышленных штаммов является одной из наиболее актуальных проблем современной микробиологии. Понимание механизмов внутрипопуляционной изменчивости микроорганизмов и возможность их контроля позволят значительно повысить эффективность существующих микробиологических производств. Известно, что популяция микроорганизмов гетерогенна и характеризуется наличием внутри популяции (одного штамма) клеток, различающихся по ряду колониально- морфологических и физиолого-биохимических свойств и способных к диссоциативным переходам с высокой частотой (Ю-Ю"* на одно клеточное деление) [Милько, Егоров, 1991; Головлев, 1998]. Согласно современным представлениям популяционная вариабельность бактерий обусловлена процессами внутригеномной рекомбинации генетического материала клетки, которые можно отнести к специфическому типу мутаций [Прозоров, 2001]. В появившихся в последние десятилетия экспериментальных работах отмечается повышение фенотипической гетерогенности популяции в стационарной фазе роста, в стареющих и длительно хранящихся микробных культурах [Милько, Егоров, 1991, Kelly et.al., 2001]. Согласно ряду гипотез это связано с состоянием пролиферативного покоя клеток, с включением общего регулона стационарной фазы и действием сигнальных молекул, контролирующих переход клеток к состоянию покоя и экспрессию генов этой фазы [Yildiz&Schoolnik, 1998; Suh et.al., 1999; Andersson et.al., 1999]. Среди внеклеточных ауторегуляторов микроорганизмов такими функциями обладают видонеспецифичные ауторегуляторы: аутоиндукторы анабиоза факторы di (производные алкилоксибензолов АОБ), выделенные и описанные для широкого круга микроорганизмов [Эль-Регистан, 1988; Батраков с соавт.Д993; Мулюкин с соавт.,1996; Бухарин с соавт., 2005].Возможность использования этих ауторегуляторов для направленной регуляции популяционной вариабельности и стабилизации диссоциантов бактерий представляет интерес для микробиологии, медицины и биотехнологии. Цель работы; изучить закономерности саморегуляции популяционной вариабельности спорообразующих и неспорообразующих бактерий, разработать приемы направленного контроля их диссоциативных переходов. Задачи исследования: 1. Изучить популяционную вариабельность бактерий Bacillus licheniformis, B.subtilis, Pseudomonas aeruginosa, P.aurantiaca, реализующуюся при прорастании покоящихся форм различных морфотипов. 2. Охарактеризовать выделенные диссоцианты бактерий по их колониальноморфологическим и физиолого-биохимическим признакам. 3. Разработать приемы регуляции популяционной вариабельности бактерий с помощью химических аналогов факторов d] алкилоксибензолов (С7-АОБ и С12-А0Б). 4. Изучить возможный механизм действия АОБ в процессах диссоциативных переходов бактерий в тесте возврата к прототрофности клеток ауксотрофного штамма B.subtilis trpA5 В1733. Научиая новизна. 1. Впервые изучена фенотипическая диссоциация В.licheniformis шт. 103, B.subtilis ШТ.В1733, P.aeruginosa шт.К2, P.aurantiaca шт.В1558, выделены и описаны колониально-морфологические варианты этих бактерий. 2. Показана зависимость между типом покоящихся форм (ПФ) бактерий и степенью вариабельности микробной популяции при их прорастании: у всех изученных бактерий наибольшей нестабильностью генотипа обладали цистоподобные покоящиеся клетки (ЦГЖ). 3. Впервые разработаны приемы регуляции популяционной изменчивости промышленного штамма В.licheniformis 103 при воздействии ауторегуляторных факторов на эндоспоры. Приемы предусматривают как индукцию выщепления минорных вариантов, так и селективное развитие определенного варианта при обработке эндоспор как инокулируемого материала определенными концентрациями АОБ. 4. Изучены возможные механизмы воздействия АОБ в процессах популяционной вариабельности бактерий. В тесте возврата к прототрофности клеток ауксотрофного штамма B.subtilis 1фА5 В1733 показано, что С12-АОБ обладает слабой мутагенной активностью. Обнаружена корреляция между мутагенной активностью С12-АОБ и интенсивностью диссоциативных переходов, которые индуцируются определенными концентрациями АОБ. Практическая ценность работы. Разработаны приемы расширения диссоциативного спектра грамположительных и грамотрицательных бактерий для отбора биотехнологически перспективных вариантов. Приемы включают образование ЦПК, имеющих нестабильный генотип, их рассев на плотные среды и выделение выросших диссоциантов в отдельные клоны, различающиеся свойствами. Па примере конкретного исследования показано, что отдельные диссоцианты псевдомонад, отличающиеся стрессоустойчивостью, могут быть использованы в биотехнологических целях, в частности, при конструировании биосенсоров. Разработаны приемы направленной регуляции популяционной изменчивости спорообразующих бактерий путем воздействия на вегетативный или споровый инокулят алкилоксибензолами химическими аналогами микробных ауторегуляторных факторов dj. Установлены концентрационные диапазоны АОБ, предусматривающие как расширение диссоциативного спектра и индукцию выщепления минорных вариантов, так и сужение спектра и селективное развитие определенных из них. Полученные в работе результаты могут быть использованы для: 1) быстрого получения широкого спектра внутрипопуляционных диссоциантов грамположительных и грамотрицательных бактерий; 2) направленного контроля развития необходимого варианта; 3) совершенствования методов хранения коллекционных культур и промышленных штаммов микроорганизмов. Анробация работы и нублнкацин. Результаты работы были представлены на II Международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развиТИЯ» (Москва, 2003), По материалам диссертации опубликовано 5 работ: из них 3 статьи и 2 тезиса. Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 149 страницах и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов и списка литературы, включающего 253 публикации отечественных и зарубежных авторов. Диссертация иллюстрирована 24 таблицами и 30 рисунками.
