ПОЛУЧЕНИЕ НУКЛЕАТИДОВ И НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Микробиологический синтез нуклеотидов и их производных имеет пока довольно ограниченные масштабы. Сферы применения этих соединений также пока невелики, за исключением нуклеотидов, используемых как вкусовые пищевые добавки, в особенности при производстве искусственной пищи. Нуклеотиды и их производные могут иметь применение и как лечебные препараты. Широко используются они в лабораторной биохимической практике. Характерная особенность большинства способов получения нуклеотидов - необходимость внесения метаболического предшественника в среду для культивирования микроорганизмов или в реакционную смесь.

СИНТЕЗ АТФ

Получение аденозинтрифосфата (АДФ) и аденозинтрифосфата (АТФ) основано на осуществлении культурой микроорганизма реакции фосфорилирования аденина или адениловой кислоты (5'-АМФ).

В случае использования Brevibacterium ammoniagenes АТСС 6872 эту бактерию выращивают на среде, содержащей высокую концентрацию глюкозы, мочевину, дрожжевой экстракт, соли фосфора, магния, кальция и биотин. По ходу культивирования в среду вносят аденозан, который подвергается ферментативному фосфорилированию с образованием адениловой кислоты, АДФ и АТФ. При аналогичных условиях культивирования, но при внесении гуанозина можно получить гуаниловую кислоту, ГДФ и ГТФ. Фосфорилирующим агентом, по-видимому, выступает АТФ. Накопить АТФ в сфере реакции без передачи на акцепторную молекулу внесенного из вне аденозина не удается.

Другим источником ферментных систем, осуществляющих фосфорилирование 5'-АМФ, могут служить пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae), взятые в виде гомогената или ацетонового порошка. Реакционная смесь содержит 5'-АМФ, глюкозу, фосфатный буфер (рН 7,0) и дрожжи, подготовленные, как сказано выше (рис. 17.1). Вслед за истощением глюкозы при минимальном количестве неорганического фосфата отмечается максимум накопления АТФ. После достижения максимума АТФ наблюдается его распад до АДФ и АМФ при одновременном повышении уровня неорганического фосфата. На выход продукта существенное влияние оказывает концентрация фосфата, присутствующего в виде фосфатного буфера. Отклонение от оптимальной величины может привести к ряду нежелательных реакций: вызвать образование инозиновой кислоты, инозина и гипоксантина. Вероятно, вносимый извне аденозин необходим для осуществления «затравочной» реакции. В равной мере это относится и к 5'-АМФ. Отсюда очевидна необходимость иметь в сфере реакции высокую концентрацию глюкозы, и сбалансированное количество фосфата.

По несколько иному пути происходит синтез АТФ при введении в среду аденина (вместо аденозина). В этом случае ключевой реакцией является N-рибозидация аденина. Процесс обычно проводят как типичную аэробную ферментацию с добавлением предшественника. Продуцентами служат Brevibacterium ammoniagenes или Corynebacterium sp. В этих случаях также необходима среда с высокой концентрацией глюкозы. На первом 1 этапе синтеза происходит образование АМФ из внесенного в конце экспоненциальной фазы роста культуры аденина и синтезированного клеткой фосфорибозилпирофосфата (ФРФФ). Реакцию осуществляет аденинфосфорибозилтрансфераза:

Дальнейший процесс происходит так же, как при наличии АМФ ФРФФ в клетках образуется в результате реакции, происходящей между рибозо-5-фосфатом (Р-5-Ф) и АТФ при посредстве АТФ: D-рибоза-5-фосфат пирофосфаттрансферазы. АТФ и Р-5-Ф образуются в результате катаболизма глюкозы. Р-5-Ф в ходе функционирования ГМФ-пути, а АТФ - как продукт гликолиза.