EFFECT OF EXOGENOUS ORGANIC SUBSTRATES ON THE METABOLISM OF EUGLENA GRACILIS

Abstract

Full Text

Одноклеточная водоросль Euglena gracilis Klebs. является миксотрофным организмом, характеризующимся высокой метаболической пластичностью. В дополнение к фототрофному питанию, эвглена способна усваивать широкий спектр органических субстратов: сахара, спирты, органические кислоты, аминокислоты и др. Присутствие источников органического углерода приводит к существенным перестройкам метаболизма эвглены. Целью данной работы является исследование роста культур и метаболизма клеток E. gracilis в присутствии органических субстратов разной химической природы. Водоросли культивировались на среде Cramer-Myers (25 °С, 50 дМ/мас) автотрофно (контроль) или в присутствии субстратов (этанол, глюкоза, галактоза, бутанол, глицин, гликолевая кислота, глицерин). Культура доводилась до начала фазы экспоненциального роста (4 суток), после чего оценивались количество и биохимический состав клеток. Культура эвглены достигала наибольшей плотности в присутствии этанола и глюкозы (соответственно, в 2 и 3 раза выше контроля). При этом в клетках активно накапливался парамилон (запасной полисахарид) и снижалось содержание фотосинтетических пигментов. Этот эффект был особенно выражен в клетках, растущих в присутствии этанола - содержание парамилона в них было на порядок выше (до 1 нг на клетку), а содержание хлорофилла «а» - в 4 раза ниже, чем в контроле. В присутствии бутанола и глицерина рост культуры замедлялся (соответственно, в 2 и 1.5 раза, по сравнению с контролем). Однако эти субстраты также стимулировали запасание парамилона и снижение содержания хлорофилла «а» в клетках. Остальные субстраты не оказали достоверного влияния на скорость деления клеток эвглены. При этом клетки, выращенные в присутствии гликолевой кислоты и глицина, содержали в 2.5 раза больше пара-милона, чем клетки контрольного варианта. Галактоза не оказала значимого эффекта на содержание парами-лона в клетках эвглены, однако стимулировала синтез хлорофилла «а» и каротиноидов. По-видимому, E. gracilis использует разные «стратегии» усвоения экзогенных органических субстратов, в зависимости от их химической природы. Предпочтительными субстратами являются этанол и глюкоза, при этом в первом случае дополнительный углерод преимущественно используется в реакциях глю-конеогенеза и запасается в клетке в форме парамилона, а во втором случае - расходуется на увеличение скорости деления клеток (т. е., на дыхание и синтез белка). При этом у эвглены существенно подавляются фотосинтетические процессы. Усвоение гликолевой кислоты и глицина, напротив, не сопровождается значимыми изменениями фотосинтетической активности. Эффективное усвоение бутанола и глицерина, по-видимому, требует наиболее значительных перестроек метаболизма клеток эвглены, что приводит к увеличению продолжительности лаг-фазы развития культуры.