1-аминоциклопропан-1-карбоксилатдезаминазы аэробных метилотрофов: биохимические и филогенетические аспекты

1-аминоциклопропан-1-карбоксилат (АЦК) дезаминаза - ключевой фермент, участвующий в деградации предшественника фитогормона этилена. На данный момент является слабо изученным, несмотря на его важную роль в фитосимбиозе. В последнее время считается, что сероводород (H₂S) вносит существенный вклад в регуляцию роста и развития растений, а также стрессового ответа. Однако молекулярные механизмы, действующие в растениях, недостаточно изучены, но достоверно известно, что одним из ферментов биосинтеза H₂S является D-цистеиндесульфогидраза. Изучено распространение генов acdS и dcyD, кодирующих ключевые ферменты повышения устойчивости растений бактериями АЦК-дезаминазу и D-цистеиндесульфогидразу, у аэробных метилотрофов рода Methylobacterium. И характеризована АЦК-дезаминаза из факультативно метилотрофного актиномицета Amycolatopsis methanolica 239. В результате ПЦР-скрининга были обнаружены и секвенированы acdS из Methylobacterium goesingense DSM 21331 и dcyD из Methylobacterium trifolii DSM 23632 и Methylobacterium gnaphalii 23e DSM 24027, а также был проведен филогенетический анализ. Впервые для представителей филума Actinobacteria была клонирована и охарактеризована АЦК-дезаминаза из Amycolatopsis methanolica 239, что свидетельствует о потенциальной способности этой бактерии вступать в симбиоз с растениями. Определены основные свойства: значение константы Михаэлиса-Ментен (K_m) фермента составило 1.7 ± 0.2 мМ, каталитическая константа фермента (k_cat ) - 5,1 ± 0,2 мин^-1. Фермент является пиридоксаль-зависимым гомотетрамером с молекулярной массой 144 кДа. АЦКД из A. Methanolica 239 проявляла наибольшую активность в 50 мМ Tris-HCl при pH 8.5 и температуре 60° С. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейших исследований метаболических основ связи метилотрофных бактерий с растениями

аэробные метилотрофные бактерии, фитосимбиоз

1. Екимова Г.А., Федоров Д.Н., Доронина Н.В., Троценко Ю.А. 1-аминоциклопропан-1-карбоксилатдезаминазы аэробного факультативно метилотрофовного актиномицета Amycolatopsis methanolica 239 // Микробиология. - 2015. -Т.84.- С.493 - 499

2. Федоров Д.Н., Доронина Н.В., Троценко Ю.А. Фитосимбиоз аэробных метилотрофных бактерий: новые факты и гипотезы // Микробиология. - 2011. - Т.80. - С.435-446

3. Fedorov D.N, Ekimova G.A, Doronina N.V, Trotsenko Y.A. 1-Aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminases from Methylobacterium radiotolerans and Methylobacterium nodulans with higher specificity for ACC //FEMS Microbiol. Lett. - 2013. - V. 343. - P. 70-76.

4. Fedorov D.N, Ekimova G.A, Doronina N.V, Trotsenko Y.A. Characterization of H2S-producing enzyme D-cysteine desulfhydrase from epiphytic methylotroph Methylobacterium extorquens AM1 // FEMS Microbiol. Lett. - 2015

5. Glick B.R., Todorovic B., Czarny J. Cheng Z., Duan J., McConkey B. Promotion of plant growth by bacterial ACC deaminase // Crit. Rev. Plant Sci. 2007. V. 26. P. 227-242.

6. L. de Boer, L. Dijkhuizen, G. Grobben, M. Goodfellow, E. Stackebrandt, J. H. Parlett, D. Whitehead, D. Witt Amycolatopsis methanolica sp. nov. a Facultatively Methylotrophic Actinomycete // IJSEM 1990, p. 194-204

7. Nascimento F.X., Rossi M.J., Soares C.R.F.S., McConkey B.J., Glick B.R. New insights into 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase phylogeny, evolution and ecological significance // PLOS ONE. - 2014. - V.9.