Глава 1. Структурно-функциональные особенности метанотрофов

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Метанотрофы – группа аэробных грамотрицательных бактерий, структурно и функционально специализированных на использование метана в качестве источника углерода и энергии (Троценко с соавт., 2008) (табл. 1). Кроме облигатных метанотрофов, растущих только на метане (и некоторые также на метаноле), имеются факультативные представители - виды родов Methylocella и Methyloferula (M. silvestris), способные расти на органических соединениях - ацетате, пирувате, сукцинате, малате и этаноле (Dedysh et al., 2000; 2004; 2005). Метанотрофы играют важную роль в природе, участвуя в круговороте углерода, азота и кислорода, а также в деградации опасных органических соединений. Большинство известных метанотрофов хорошо растут при умеренных значениях рН (5–8) и температуры (20–35°С), но встречаются также психрофилы (растущие при температуре <15°С), термофилы (>40°С), алкалофилы (рН >9,0) и ацидофилы (рН <5,0). Метанотрофы, в отличие от метилобактерий, использующих окисленные или замещенные производные метана, но не метан, характеризуются уникальной ультраструктурой клеток, поскольку содержат внутрицитоплазматические мембранные системы (ВЦМ).

Метанотрофов условно делят на три типа. Для I типа характерно: ВЦМ в виде стопок уплощенных мембранных везикул, рибулозомонофосфатный (РМФ) путь ассимиляции углерода метана, 45-55 мол% Г+Ц в ДНК. У метанотрофов II типа ВЦМ располагаются на периферии цитоплазмы параллельно клеточной стенке, в виде протяженных ламелл, функционирует сериновый путь, содержание Г+Ц в диапазоне 60-65 моль%. У метанотрофов родов Methylococcus и Methylocaldum, наряду с основным РМФ-циклом, функционируют минорные фрагменты серинового пути и цикла Кальвина, содержание Г+Ц в составе ДНК – 58-65 мол%, что позволило выделить этих метанотрофов в отдельный – X тип (Hanson et al., 1996; Trotsenko, Murrell, 2008; Semrau et al., 2010). К предполагаемому четвертому типу следует отнести ацидофильных метанотрофов, у которых отстсутствуют развитые системы ВЦМ (Dedysh et al., 2000; 2004; 2005).

Таблица 1. Общая характеристика известных семейств метанотрофных бактерий (Semrau et al., 2010)