Введение. Нитроарилы представляют большую группу загрязнителей, чрезвычайно опасных для экологического профиля в виду их стабильности, токсичности и мутагенности. Токсичность одного из самого широко распространненого нитроарила, 2,4,6-тринитротолуола (ТНТ), была показана на различных видах организмов - от бактерий до млекопитающих [2; 3; 5].Наиболее действенным и ненаносящим вреда окружающей среде является биологический метод трансформации ТНТ. Вследствие этого активно разрабатываются методы биодеградации с использованием микроорганизмов: грибов, аэробных и анаэробных бактерий [1; 4]. В основе адаптации микроорганизмов к токсическим веществам лежит использование как специальных ферментов детоксикации, так и различных ферментных систем обмена веществ клетки.
Цель исследования. Изучение влияния 2,4,6-тринитротолуола на изменение белкового профиля Bacilluspumilus GA-1.
Материалы и методы. С помощью метода двумерного гель-электрофореза был проведен анализ изменения протеомного профиля B.pumilusGA-1 под действием ТНТ. Продукты микробной трансформации данного ксенобиотика были идентифицированы с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и ионообменной хроматографии.
Результаты и обсуждения. На первом этапе работы была оценена возможность B. Pumilus GA-Ірасти на синтетической среде в присутствии различных концентраций ТНТ (20-200 мг/л).Несмотря на подавление роста культуры в присутствии ксенобиотика, к 24 ч B. Pumilus GA- 1 полностью элиминировала ТНТ из среды культивирования при его исходной концентрации 20 и 50 мг/л и к 48 ч на 40, 24 и 18 % при концентрации 100, 150 и 200 мг/л соответственно. Трансформация ТНТ при всех исследуемых концентрациях шла по пути восстановления нитрогрупп с образованием 4-амино-2,6-динитротолуола.
Сравнительный протеомный анализ продемонстрировал различие в составе белков в клетках B. Pumilus GA-1, находящихся в контакте с ТНТ (20 и 200 мг/л), с клетками контрольного (без ТНТ) варианта. Высокие концентрации ксенобиотика (200 мг/л) оказывали более выраженное токсическое действие в отношении B. pumilus, что нашло свое отражение в изменении белкового профиля данного микроорганизма. Количество совпадающих белков контрольного и опытного вариантов было значительно меньше, чем при действии низкой концентрации ксенобиотика (20 мг/л). Значительно увеличилось количество ингибируемых белков. Так если при действии ТНТ в концентрации 20 мг/л мы визуально наблюдали подавление продукции лишь 3 белков, то ТНТ в концентрации 200 мг/л ингибировал экспрессию 38. При действии высокой концентрации ксенобиотика, кроме ингибируемых белков, были продетектированы 26 белков, которые индуцировались в присутствии ТНТ. Среди индуцируемых белков B. Pumilus GA-1 преобладали белки, ответственные за восстановительный путь трансформации ксенобиотика, снятие окислительного стресса и репарацию молекулы ДНК и клеточной стенки. В числе ингибируемых ТНТ белков отмечались белки характерные для клеток, находящихся на стадии активного роста.
Вывод.
- ТНТ в концентрации 50-200 мг/л подавлял рост B. Pumilus GA-1. При концентрацииксенобиотика 20 мг/л рост B. Pumilus GA-1 отмечался только после элиминации ТНТ из среды культивирования.
- Штамм B. Pumilus GA-1 трансформировал все исследуемые концентрации ТНТ с образованием 4-амино-2,6-динитротолуола. 20 и 50 мг/л трансформировались полностью на 4 и 24 час культивирования соответственно. ТНТ в концентрации 100, 150 и 200 мг/л трансформировался к 24 часу на 40, 24 и 18 % соответственно.
- На 4 час культивирования ТНТ индуцировал белки, ответственные за восстановительный путь трансформации ксенобиотика, снятие окислительного стресса и репарацию. Среди ингибируемых ТНТ белков преобладали белки характерные для активно делящихся клеток.
Список литературы
- Зиганшин, А. М. Восстановление ароматического кольца 2,4,6-тринитротолуола как путь его деградации / Дисс. канд. биол. наук // Каз. гос. ун-т. - Казань. 2007.- 112 с.
- Куриненко, Б. М. Особенности токсического эффекта 2,4,6 тринитротолуола в отношении Bacillussubtilis SKI / Б.М. Куриненко, Г.Ю. Яковлева, Н.А. Дениварова, Ю.В. Абреимова // Прикл. биохимия и микробиология.-2003.- Т.39.- № 2.- С.194-198.
- Куриненко, Б. М. Особенности токсического действия 2,4,6 - тринитротолуола в отношении Escherichiacoli К12 / Б.М. Куриненко, Н.А. Дениварова, Р.Э. Давыдов, Г.Ю. Яковлева //Прикладная биохимия и микробиология. - 2007. - Т.43.- С.59-64.
- Наумова, Р. П. Изучение возможности глубокой бактериальной деструкции 2,4,6-тринитротолуола / Р.П. Наумова, С.Ю. Селивановская, Ф.А. Мингатина // Микробиология. 1988. - Т.57.- №2. - С.218-222.
- Яковлева, Г. Ю. Особенности токсического действия 2,4,6-тринитротолуола на штаммы Bacillussubtilis SK1 и Pseudomonas fluorescens B-3468 / Дисс. канд. биол. наук // Каз. гос. ун-т. - Казань. 2003.- 109 с.
- Халмурадова П.А., Ахметгалиева Л.Т.- студенты 4-го курса,