Wykład 3 biotech2

background image

Regulacja biosyntezy metabolitów

wtórnych

Regulacja biosyntezy metabolitów wtórnych (specyficznych, idiolitów)

podlega podobnie jak regulacja metabolitów pierwotnych kontroli na różnych
poziomach i w różnych miejscach szlaku biosyntezy. Regulacja ta może mieć
miejsce na poziomie:

-          biosyntezy prekursorów

-          konkurencji o te prekursory z innymi szlakami metabolizmu
pierwotnego czy wtórnego

-          dostępności energii metabolicznej (ATP, NADPH)

-          transportu komórkowego.

Mechanizmy regulacyjne uczestniczące w tych procesach to:

-          represja: kataboliczna, wywołana przez metabolity,

-          indukcja: substratowa, przez efektory metaboliczne

-          regulacja: związkami azotu, fosforanowa i energetyczna

-          hamownie przez sprzężenie zwrotne
-          regulacja różnymi czynnikami tj. pierwiastki śladowe, tlen,
temperatura czy pH.

 

Ponieważ jak się wydaje u drobnoustrojów metabolity wtórne nie są

zaangażowane w podstawowych procesach życiowych, dlatego też ich synteza
podlega represji w warunkach intensywnego wzrostu wegetatywnego, a
derepresję obserwuje się w warunkach wyraźnego ograniczenia czy też
zahamowania ich wzrostu. Istotną rolę w inicjacji biosyntezy tych metabolitów
odgrywa brak łatwo przyswajalne składniki pożywki np. glukozy, czy poziom
jonów amonowych czy fosforanowych.

Mechanizmy regulujące biosyntezę idiolitów powodują, że w szczepach
dzikich poziom biosyntezy tego typu związków jest niski. Dlatego w
biotechnologii wykorzystuje się w tym celu mutanty, w których działanie tych
mechanizmów jest ograniczone czy całkowicie wyeliminowane.

background image

Indukcja metaboliczna

Indukcja metaboliczna

 

W przypadku drobnoustrojów o złożonym cyklu rozwojowym wytwarzane są

efektory metaboliczne spełniające istotną rolę w przełączaniu metabolizmu, w
różnicowaniu fizjologicznym i morfologicznym. Są one uważane za pierwotne sygnały
inicjujące tego typu zmiany. Często ze względu na to, że są syntetyzowane w tych
samych komórkach, w których działają określa się je mianem autoregulatorów. Od
autoregulatora jakim jest cAMP efektory drobnoustrojów różnią się wysoką swoistością
regulowanych przemian oraz ograniczonym występowaniem.

U promieniowców, a właściwie w szczepach Streptomyces griseus wykryto

odpowiedziałny za sporulację oraz produkcję streptomycyny autoregulator nazwany
Faktorem

A.

Jest

to

lakton

kwasu

2-izokapronoilo-3-hydroksymetylo-4-

hydroksybutanowego.

Mutanty niezdolne do jego syntezy tracą również zdolność do syntezy antybiotyku oraz
obserwuje się u nich poważne zaburzenia w procesie sporulacji. Podany takim
mutantom syntetyczny czynnik przywraca obie te funkcje. Przy czym 1 ng efektora
powoduje produkcję 1 mg antybiotyku, co daje współczynnik indukcji równy 10

6

.

background image

Indukcja substratowa

background image

Indukcja substratowa 2

background image

Represja kataboliczna

background image

Represja kataboliczna1

background image

Represja kataboliczna2

background image

Represja kataboliczna3

background image

Regulacja fosforanowa
 

Regulacja metabolizmu metabolitów wtórnych przez jon fosforanowy

może przebiegać na dwu poziomach komórkowych ogólnometabolicznym
(stymulacja pierwotnych procesów metabolicznych) i regulacji bezpośredniej
szlaku biosyntezy idiolitu (blokowanie syntezy induktora szlaku, hamowanie
fosfataz). Na ogół dobry wzrost drobnoustrojów obserwuje się z zakresie
stężeń od części do kilkuset mM. W przeciwieństwie do tego prawidłowy
przebieg metabolizmu wtórnego z nielicznymi wyjątkami (gramicydyna S,
nawobiocyna) wymaga niskich stężeń tego jonu poniżej 10 mM, a czasami
nawet 1mM.

W przypadku tego typu regulacji biosynteza idiolitu w większości

przypadków ma miejsce po wyczerpaniu się jonu fosforanowego, co pociąga
za sobą spadek komórkowego ATP. Tego typu zależność obserwowano dla
chlorotetracykliny, streptomycyny czy kandycydyny.

W przypadku Streptomyces aureofaciens produkującej pierwszy z

antybiotyków

wykazano,

że

mutanty

o

wysokiej

produkcyjności,

charakteryzują się w stosunku do typu dzikiego obniżonym poziomem
wewnątrzkomórkowego ATP zarówno w fazie intensywnego wzrostu jak i
fazie produkcji. Przy czym w fazie produkcji poziom ten nadal obniża się.
 

Regulacja fosforanowa

background image

Regulacja fosforanowa2

background image

Regulacja fosforanowa3

S

NH

C

(CH

2

)

3

N

H

2

CH

3

COOH

O

O

HOOC

N

S

CH

3

CH

3

O

N

H

CO

(CH

2

)

3

CH

2

N

H

2

COOH

HOOC

L--aminoadypinian

L-cysteina

L-walina

tripeptyd

penicylina N

cefalosporyna C

Podwyższone stężenie jonów fosforanowych

([Pi] > 3 mM) powoduje wzrost wchłaniania

glukozy, a to - represję kataboliczną ekspendazy

([Pi] > 50 mM) powoduje - represję syntazy IPN

Regulacja przez jony fosforanowe syntezy cefalosporyny C

([Pi] > 50 mM) powoduje - represję syntazy ACV

W przypadku biosyntezy cefalosporyny wykazano, że jony fosforanowe wpływają na szybkość

przyswajania glukozy, co powoduje represję kataboliczną i blokowanie biosyntezy ekspendazy.

background image

Regulacja fosforanowa4

background image

Regulacja na

zasadzie

sprzężenia

zwrotnego

background image

Regulacja jonem amonowym

background image

Regulacja jonem amonowym

2


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyklad 5 biotech2
Wyklad 7 biotechnologia lekow, Bioprocesfy i bioreaktory
Wyklad 2, biotechnologia inż, sem3, BiB, wykłady
Wyklad 1, biotechnologia inż, sem3, BiB, wykłady
Genotoksykologia - Wykład 7, Biotechnologia CM UMK USM, Semestr I, Genotoksykologia CM UMK, Wykłady
Genotoksykologia - Wykład 6, Biotechnologia CM UMK USM, Semestr I, Genotoksykologia CM UMK, Wykłady
Genotoksykologia - Wykład 4, Biotechnologia CM UMK USM, Semestr I, Genotoksykologia CM UMK, Wykłady
Genotoksykologia - Wykład 8, Biotechnologia CM UMK USM, Semestr I, Genotoksykologia CM UMK, Wykłady
Genotoksykologia - Wykład 5, Biotechnologia CM UMK USM, Semestr I, Genotoksykologia CM UMK, Wykłady
Wyklad 1 biotech
Wyklad 5 biotech2
wykład 1, Biotechnologia - wykład 1 ( 26
WYKŁAD I, biotechniki rozrodu
Genotoksykologia - Wykład 3, Biotechnologia CM UMK USM, Semestr I, Genotoksykologia CM UMK, Wykłady
Genotoksykologia - Wykład 1, Biotechnologia CM UMK USM, Semestr I, Genotoksykologia CM UMK, Wykłady

więcej podobnych podstron