Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Дисертаційні роботи України
Біологічні науки
Мікробіологія

Диссертационная работа:

Броварська Оксана Степанівна. Ліпополіцукриди та позаклітинні глікополімери Ralstonia solanacearum: склад, структура і біологічна активність : дис... канд. біол. наук: 03.00.07 / НАН України; Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного. — К., 2007. — 153арк. — Бібліогр.: арк. 134-153.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальність проблеми. Ralstonia solanacearum є одним з найбільш шкідливих фітопатоненів, які проявляють на рослину різноманітну дію – від в’янення до відставання у рості. Вони характеризуються широким спектром хазяїв, уражуючи до 200 видів рослин, серед яких ряд економічно важливих сільськогосподарських культур: пасльонові, бобові, складноцвітні. Таксономічне положення представників R. solanacearum дискутується на протязі багатьох років і на сьогодні остаточно не встановлено. Наявність обґрунтованих на молекулярному рівні класифікаційних схем є надзвичайно необхідним для розмежування штамів фітопатогенних бактерій при епіфітотіях, розробці експрес-методів діагностики захворювань, моніторингу розповсюдженості і міграції серотипів шкодочинних бактерій в різних географічних зонах і вирішення питань їх систематики. Тривалий час представників R. solanacearum відносили до роду Pseudomonas. У 1992 році E. Yabuuchi з співавт. на основі нуклеотидних послідовностей 16S рРНК, значень ДНК-ДНК гомології, складу клітинних ліпідів та жирних кислот, а також фенотипових характеристик запропонували новий рід Burholderia, в який ввели поряд з solanacearum шість наступних видів Pseudomonas: cepacia, mallei, pseudomallei, caryophylli, gladioli, pickettii. У 1995 році ці ж автори перекласифікували представників B. solanacearum в новий рід Ralstonia, який включає R. pіckettii i R. eutropha. Але, разом з тим, автори зазначали, що гетерогенність штамів R. solanacearum потребує подальших досліджень для з’ясування таксономічного положення представників виду і ймовірно, що ця перекласифікація не буде останньою. Тому актуальним є пошук інших, більш консервативних ознак для віднесення штамів R. solanacearum до біотипів та геномотипів і створення універсальної класифікаційної схеми представників виду R. solanacearum. Одним з визнаних хемотаксономічних критеріїв, який визначає філогенетичну спорідненість між бактеріями та дає можливість прослідкувати шляхи їх еволюції, є ліпополіцукриди (ЛПЦ), склад і властивості окремих структурних компонентів яких: О-специфічний поліцукрид (О-ПЦ), олігоцукрид кору (ОГ-кору) і ліпід А, можуть бути використані для диференціації таксонів різного рівня, оскільки характеризуються різним ступенем еволюційно обумовленої консервативності. Наявність такої гетерогенності молекули обумовлює поліфункціональність ЛПЦ. Вони визначають не тільки антигенні властивості клітини, але й відіграють важливу роль у визначенні специфічності каналів, які відповідають за транспорт необхідних для росту клітин речовин, захищають її від летальної дії антибіотиків, детергентів, отрути, діють як рецепторні ділянки для деяких специфічних бактеріофагів і бактеріоцинів, проявляють імуномодулюючу дію. Разом з позаклітинними глікополімерами, ЛПЦ приймають участь в патогенезі, викликаючи захворювання рослин. Для розуміння механізмів індукції і розвитку різних біологічних активностей і функціонування на молекулярному рівні ЛПЦ і позаклітинних глікополімерів необхідні знання щодо їх хімічної структури. Але лише незначна кількість робіт присвячена вивченню хімічних особливостей і біологічних властивостей глікополімерів R. solanacearum.

Тому вивчення складу, будови, серологічних, ендотоксичних і фітотоксичних властивостей ЛПЦ і позаклітинних глікополімерів на молекулярному рівні буде сприяти розумінню складних біологічних процесів, які здійснюються за їх участю, вирішенню питань систематики представників виду R. solanacearum, а також формуванню науково-обгрунтованих підходів одержання на їх основі препаратів різного спектру дії.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відділі біохімії мікроорганізмів Інституту мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України і включає дослідження, виконані згідно плану науково-дослідних робіт інституту за темами:

“Вивчити структурні і позаклітинні глікополімери, а також ферменти мікробної клітини з метою створення нових підходів хемосистематики і розробки нових біотехнологій (1988-1992 рр., № держ. реєст. 0.188.0.052916);

“Вивчення молекулярних механізмів функціонування глікополімерів і карбоксилаз, розробка біотехнологій препаратів для практичного застосування” (1993-1997 рр., завдання 07/11);

“Вивчення залежності біологічної активності глікополімерів мікробної клітини від їх фізико-хімічних та структурних особливостей. Розробка нових стратегій використання глікополімерів” (1998 – 2002 рр., № держ. реєстр. 0198V008078, шифр теми за планом інституту 07.20);

“Дослідження молекулярних основ функціональної та біологічної активності полімерів (ліпо-, поліцукридів, ферментів) мікробної клітини (2002-2007 рр. № держ. реєстр., 0103U0005876, шифр теми за планом інституту 07.80)”

Вплив фізичних та хімічних факторів на структурні особливості і біологічну активність ліпополіцукридів (ендотоксинів)” (2001 – 2002 рр., № проекту Держ. фонду фунд. досліджень 05.07/00012).

Мета та завдання досліджень. Метою дослідження було виділити, вивчити закономірності складу, будови, імунохімічні і біологічні властивості ЛПЦ і позаклітинних глікополімерів семи штамів R. solanacearum – представників різних біоварів, які відрізняються між собою за географічним походженням і рослиною-хазяїном.

Відповідно до поставленої мети були сформульовані такі задачі:

- провести виділення, очистку і хімічну ідентифікацію (моноцукридний, гексозамінний, амінокислотний і жирнокислотний склад) ЛПЦ, їх структурних компонентів, а також позаклітинних глікополімерів;

- встановити хімічну структуру О-специфічних поліцукридних ланцюгів ЛПЦ деяких штамів;

- провести імунохімічні дослідження ЛПЦ;

- отримати модифіковані форми ЛПЦ та дослідити внесок окремих структурних компонентів молекули ЛПЦ в прояв біологічної активності (токсичність, пірогенність, антигенність).

- Вивчити фітотоксичну дію ЛПЦ і позаклітинних глікополімерів.

Об’єкт дослідження – ліпополіцукриди і позаклітинні глікополімери представників фітопатогенного виду R. solanacearum – гетерогенного за біологічними властивостями, в систематиці якого на сьогодні багато невирішених питань.

Предмет дослідження – хімічний склад ЛПЦ, їх структурних компонентів та позаклітинних глікополімерів, структура О-ПЦ, антигенна, токсична, пірогенна та деякі інші види біологічної активності.

Матеріали та методи дослідження. Для виконання поставлених завдань використовували мікробіологічні, біохімічні, фізико-хімічні, імунологічні та статистичні методи, а також методи контролю пірогенності і токсичності досліджуваних ЛПЦ.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше вивчені ЛПЦ і позаклітинні глікополімери семи досліджуваних штамів R. solanacearum.

При порівняльному вивченні окремих структурних компонентів макромолекули ЛПЦ досліджуваних бактерій встановлена дивергенція їх властивостей в порядку: ліпід А – О-ПЦ – олігоцукрид кору. Найбільші розходження спостерігались у моноцукридному складі олігоцукриду кора, який був представлений чотирма хемотипами, в той час як О-ПЦ і ліпід А – двома.

Встановлено, що структури О-ПЦ ЛПЦ R. solanacearum 7859 і 6524 представлені лінійними тетрацукридними ланцюгами, які включають три залишки -L-рамнози і один залишок N-ацетилглюкозаміну.

ЛПЦ представників R. solanacearum в гомологічних системах проявляють активність антигену. В гетерологічних системах виявлена наявність перехресних серологічних реакцій у штамів, які характеризуються як однаковими структурами О-ПЦ (8115, 750, 6524, 7859), так і такими, що відрізняються (7864, 8169, 5712).

Встановлено, що ЛПЦ R. solanacearum проявляють токсичність на два порядки нижчу, ніж ЛПЦ E.coli O55:B5, і пірогенність, аналогічну або навіть більшу, ніж “Пірогенал” – фармацевтичний препарат.

Показано, що модифікація ЛПЦ шляхом сукцинилювання, дефосфорилювання і дезацилювання призводить до повної втрати таких ендотоксичних активностей, як токсичність і пірогенність.

Вперше встановлено, що ацетилювання, дефосфорилювання та дезацилювання не впливає на серологічну активність ЛПЦ, в той час як сукцинилювання призводить до її повної втрати.

Вперше показано, що позаклітинні глікополімери R. solanacearum, домінуючими моноцукридами яких є рамноза, глюкоза і маноза, проявляють фітотоксичну дію.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані дані щодо хімічного складу і особливостей будови ЛПЦ та їх структурних компонентів, які характеризуються різним ступенем еволюційно обумовленої консервативності бактерій, можуть бути використані для розробки нових підходів в систематиці і таксономії для диференціації таксонів різного рівня, а також при дослідженнях фізіології та механізмів патогенезу хвороб рослин, які викликаються представниками R. solanacearum. Виявлені особливості структури О-ПЦ, які складають молекулярну основу для серологічної диференціації штамів R. solanacearum, можуть бути використані при створенні універсальної класифікаційної схеми представників цього виду.

Результати досліджень щодо одержання модифікованих форм ЛПЦ, які повністю втратили токсичність і пірогенність, в майбутньому можуть бути використані при створенні нових нетоксичних терапевтичних препаратів.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійною роботою автора. Дисертантом особисто зібрана і проаналізована література з теми дисертації, розроблені методичні підходи щодо виконання поставленої мети, експериментального її обґрунтування, узагальнення одержаних результатів. Основні експериментальні дані були одержані здобувачем особисто: напрацьована бактеріальна маса 7 досліджуваних штамів R. solanacearum, з яких виділені ЛПЦ і їх структурні компоненти. Проведено фракціонування позаклітинних глікополімерів. Визначений вміст вуглеводів, нуклеїнових кислот, білку в досліджуваних препаратах. Проведений аналіз моноцукридного, амінокислотного, гексозамінного та жирнокислотного складу виділених препаратів ЛПЦ. Вивчена пірогенна та токсична дія нативних і модифікованих ЛПЦ. Здобувач самостійно одержала антисироватки до досліджуваних штамів R. solanacearum і провела імунохімічні дослідження. Встановлення структури О-ПЦ досліджуваних штамів (методом 1Н- та 13С-ЯМР-спектроскопії) проведено спільно з д.х.н. Кнірель Ю.О., д.х.н. Шашковим О.О. та к.х.н. Кочаровою Н.О. (Інститут органічної хімії ім. Зелинського, РАН, Москва), досліди по вивченню інтерфероногенної активності ЛПЦ здійснено спільно з д.м.н. Рибалко С.Л. (Інститут епідеміології та інфекційних хвороб ім. Громашевського, Київ), одержання модифікованих ліпідів А досліджуваних ЛПЦ здійснено спільно з д.х.н. Сейфулліною І.Й. (Одеський національний університет) та к.б.н. Васильєвим В.М. (Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного НАНУ), які є співавторами публікацій дисертанта. Спільно з к.б.н. Мурас В.О., пров. інж. Житкевич Н.В. (відділ фітопатогенних бактерій ІМВ НАНУ) проведено дослідження по вивченню фітотоксичності позаклітинних глікополімерів. Автор висловлює подяку пров. інж. Житкевич Н.В. за допомогу у підтримці мікробіологічно чистих культур досліджуваних штамів R. solanacearum.

Автор висловлює особливу подяку науковому керівнику д.б.н., проф. Л.Д. Варбанець за всебічну допомогу при інтерпретації та формулюванні основних положень і висновків, підготовці публікацій за результатами досліджень та представленні їх на наукових конференціях.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень та положення дисертації доповідались та обговорювались на конференціях фундаментальних досліджень Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного НАНУ (Київ, 1994, 1996, 2005, 2006 рр.); 9-th International Congress “Molecular plant-microbe Interactions” (Amsterdam 1999); XVI International Symposium on Glycoconjugates “GLYCO XVI” (Hague, 2001); на засіданні Х з’їзду Мікробіологічного товариства України (Одеса, 2004); на Міжнародній науковій конференції по фітопатогенним бактеріям (Київ 2005).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 16 наукових робіт в провідних вітчизняних та закордонних виданнях: 11 статей у фахових виданнях та тези доповідей – 5.

Подобные работы
Вінарська Наталія Вікторівна
Залежність біологічної активності ліпополісахаридів Ralstonia solanacearum (Smith, 1896) від їх складу та структури
Чабанюк Ярослав Васильович
Формування та активність мікробного угруповання ризосфери злакових культур за дії комплексу мікробних препаратів та органо-мінеральних добрив
Сорокоумова Людмила Костянтинівна
Антимікробна активність та біологічна дія нових антисептичних препаратів четвертинного амонію
Молєва Вікторія Ігорівна
Протимікробна активність та біологічна дія гідразонів солей хінолінію
Гречко Володимир Анатолійович
Протимікробна активність та біологічна дія нових азот- та залізовміщуючих гетероциклічних органічних сполук
Супрун Еліна Владиславівна
Протимікробна активність та біологічна дія азометинових похідних хіноліну
Шубчинський Володимир Володимирович
Ліпополісахариди Pragia fontium: хімічна характеристика та біологічна активність
Бойко Валентина Миколаївна
Протимікробна дія та біологічна активність нових антисептиків і деяких хінолонів
Палій Віктор Гордійович
Антисептична активність, властивості та застосування нових антимікробних препаратів
Онищенко Ольга Михайлівна
Таксономія та антибіотична активність alteromonas-подібних бактерій Чорного моря

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net