Особенности C2-метаболизма и интенсификация синтеза поверхностно-активных веществ у штамма Rhodococcus erythropolis EK-1, растущего на этаноле

Abstract

Окисление этанола у штамма Rhodococcus erythropolis ЭК-1 – продуцента поверхностно-активных веществ (ПАВ), осуществляется 4-нитрозо-N,N-диметиланилин (НДМА)-зависимой алкогольдегидрогеназой, окисление ацетальдегида – НАД+- и НАДФ+-зависимыми дегидрогеназами с оптимумом рН 9.5, окисление ацетата – ацетаткиназой и ацетил-КоА-синтетазой. При росте на этаноле в клетках R. erythropolis ЭК-1 функционирует как глиоксилатный цикл, так и полный цикл трикарбоновых кислот, синтез фосфоенолпирувата (ФЕП) обеспечивается двумя ключевыми ферментами глюконеогенеза – ФЕП-карбоксикиназой и ФЕП-синтетазой. Внесение в среду культивирования R. erythropolis ЭК-1, содержащую 2 % этанола, цитрата (0.1 %) и фумарата (0.2 %) сопровождалось усилением глюконеогенеза, что подтверждается повышением в 1.5 и 3.5 раза активности изоцитратлиазы и ФЕП-синтетазы (ключевых ферментов глиоксилатного цикла и глюконеогенетической ветви обмена веществ соответственно), а также синтеза липидов, о чем может свидетельствовать снижение в 1.5 раза активности изоцитратдегидрогеназы. В присутствии фумарата и цитрата показатели синтеза ПАВ штаммом R. erythropolis ЭК-1 на этаноле повышались на 40–100 %.

Oxidation of ethanol, acetaldehyde, and acetate in Rhodococcus erythropolis EK-1, producer of surface-active substances (SAS), is catalyzed by N,N-dimethyl-4-nitrosoaniline (DMNA)-dependent alcohol dehydrogenase, NAD+/NADP+-dependent dehydrogenases (optimum pH 9.5), and acetate kinase/acetyl-CoAsynthetase, respectively. The glyoxylate cycle and complete tricarboxylic acid cycle function in the cells of R. erythropolis EK-1 growing on ethanol; the synthesis of phosphoenolpyruvate (PEP) is provided by the two key enzymes of gluconeogenesis, PEP carboxykinase and PEP synthetase. Introduction of citrate (0.1%) and fumarate (0.2%) into the cultivation medium of R. erythropolis EK-1 containing 2% ethanol resulted in the 1.5- and 3.5-fold increase in the activities of isocitrate lyase and PEP synthetase (the key enzymes of the glyoxylate cycle and gluconeogenesis branch of metabolism, respectively) and of lipid synthesis, as evidenced by the 1.5-fold decrease of isocitrate dehydrogenase activity. In the presence of fumarate and citrate, the indices of SAS synthesis by strain R. erythropolis EK-1 grown on ethanol increased by 40–100%.