Микоплазмы: обмен углеводородов
По особенностям углеводородного обмена микоплазмы разделяют на "ферментирующие" и "неферментирующие". Представители ферментирующей группы продуцируют кислоты из углеводородов, понижая рН ростовой среды. Эти микроорганизмы имеют все необходимые ферменты для пути Эмбден- Мейергоф-Парнас, но лишь некоторые - для вторичного, пентозофосфатного пути метаболизма глюкозы. Образующийся при гликолизе пируват может метаболизироваться далее до лактата (с помощью лактатдегидрогеназы) или до ацетилкоэнзима А (посредством пируватдегидрогеназы).
Наличие аргининдигидролазного пути в клетках микоплазм указывает на возможность гидролиза, обеспечивающего образование орнитина, АТФ, СО2, а также аммония, и соответственно увеличение рН культуральной среды до щелочных значений. Аргининдигидролазный путь известен для ряда бактерий: Pseudomonas, Bacillus, молочнокислых ( Razin et al., 1965 ). Этот путь предполагает участие трех ферментов: аргининдезиминазы, орнитин- карбамоилтрансферазы и карбаматкиназы. Гидролиз аргинина обусловливает образование эквимолярного количества АТФ при субстратном фосфорилировании. Выявление у Spiroplasma melliferum аргинин-орнитиновой системы, не требующей АТФ для включения аргинина в клетку, подтверждает энергетическое преимущество использования аргинина ( Shirazi et al., 1995 ). Но вопрос о том, может ли деградация аргинина служить единственным или хотя бы основным энергообразующим механизмом, пока остается без ответа ( Razin, 1978 ; Himmelreich et al., 1996 , Himmelreich et al., 1997 ).
В результате анализа нуклеотидных последовательностей генома M. pneumoniae - микоплазмы, которая способна усваивать глюкозу, но не аргинин, - обнаружены 3 гена, соответствующие ферментам, которые могут быть вовлечены в гидролиз аргинина: аргининдезиминаза, орнитин- карбамоилтрансфераза и карбаматкиназа ( рис. 3 ) ( Razin, Freundt, 1984 ; Himmelreich et al., 1996 ).
Вероятно, эта ферментативная цепочка - пример неиспользуемого пути, кодирующие элементы которого присутствуют в геноме и экспрессируются, но уровень их активности столь низок, что обнаружить обычными биохимическими методами практически невозможно ( Pollack, 1997 ). Однако прежняя биохимическая классификация Mollicutes, разделяющая представителей класса на две группы, отличающиеся способностью ферментировать глюкозу или аргинин ( Razin, 1978 , Razin, 1992 ), в связи с этим может оказаться весьма условной.
Присутствие аргининдигидролазного пути у ферментирующих микоплазм позволяет предположить, что при наличии в среде и глюкозы, и аргинина образующиеся при гликолизе кислоты могут маскировать ощелачивание, вызванное высвобождением аммония при деградации аргинина. Подобные процессы при тестировании среды на рост микоплазм с помощью определения рН могут приводить к неверным выводам. В экспериментах с использованием ЯМР и метки 13С были обнаружены накопление лактата и истощение аргинина у M. fermentans в случае одновременного присутствия в среде и аргинина, и глюкозы ( Olson et al., 1993 ). Это позволило авторам предположить, что утилизация глюкозы не влияет на гидролиз аргинина в клетках микоплазм.
Некоторые микоплазмы (например, M. agalactica , M. bovigenitalium и M. bovis ) вообще не способны сбраживать сахара или гидролизовать аргинин ( Molecular..., 1995 ), но могут окислять органические кислоты (например, лактат, пируват) до ацетата и СO2. Вклад окисления соответствующих субстратов в энергообеспечение микоплазм пока не исследован.
Еще одним возможным механизмом получения энергии в клетках микоплазм может быть образование АТФ из ацетилфосфата и АДФ посредством ацетаткиназы вместе с образованием ацетилфосфата из ацетил-КоА с помощью фосфат-ацетилтрансферазы. Оба этих фермента обнаружены у ферментирующих микоплазм. При этом ацетил-КоА может образовываться в клетках микоплазм посредством окислительного фосфорилирования пирувата ( Razin, 1978 ). В геномах ряда микоплазм обнаружены гены, кодирующие ферменты для обмена пирувата ( Zhu, Peterkofsky, 1996 ), но реализация этих путей энергообеспечения у микоплазм пока не исследована.
