Исследование оксидаз caa3- и cbb3-типа у бактерий рода Bacillus тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.04, кандидат биологических наук Попова, Ирина Вячеславовна

• Попова, Ирина Вячеславовна
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Попова, Ирина Вячеславовна

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1. АЛКАЛОФИЛЬНЫЕ ВИДЫ BACILLUS.

1. Таксономия рода Bacillus.

2. Актуальные проблемы классификации Bacillus.

3. Идентификация штамма Bacillus sp. FTU.

4. Промышленное значение Bacillus spp.

ГЛАВА II. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АЛКАЛОФИЛОВ

1. Мембранные липиды.

2. Компоненты дыхательной цепи

2.1. Цитохром

2.2. Сукцинат-хинон оксидоредуктаза.

2.3. Небелковые компоненты.

ГЛАВА III. ГЕМ-СОДЕРЖАЩИЕ ТЕРМИНАЛЬНЫЕ ОКСИДАЗЫ.

1. Оксидаза сааз-типа.

2. Цитохром-с-оксидаза сййз-типа.

3. Другие цитохром-ооксидазы.

ГЛАВА IV. ГИПОТЕЗА ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ АЛКАЛОФИЛОВ.

1. Высокий трансмембранный потенциал (AT) и его локализация.

2. Низкий внутриклеточный рН и рН вблизи наружной поверхности мембраны.

ГЛАВА V. ГЕНОМИКА.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 1. Культивирование бактерий

1. Хранение культуры бактерий Bacillus pseudofirmus FTU.

2. Культивирование Bacillus pseudofirmus FTU в жидкой питательной среде в небольших объемах.

3. Культивирование Bacillus halodurans 2513.

Глава II. Препаративные методы.

1. Подготовка клеточной суспензии к экспериментам.

2. Выделение мембранных частиц Bacillus pseudofirmus FTU.

3. Выделение и очистка терминальных оксидаз сааз - и сЬЬз-типов Bacillus pseudofirmus FTU.

4. Приготовление протеолипосом.

5. Выделение ДНК из бактерий.

Глава III. Аналитические методы.

1. Измерение концентрации белка.

2. Измерение дыхательной активности.

3. Спектральный анализ гемсодержащих препаратов суббактериальных мембранных частиц Bacillus pseudofirmus FTU.

4. Изучение ионтранспортных свойств оксидаз Bacillus pseudofirmus FTU на целых клетках методом малых добавок кислорода.

5. Измерение мембранного потенциала

5.1. Измерение мембранного потенциала с использованием сафранина.,.

5.2. Измерение мембранного потенциала с использованием ТФФ+.

6. Электрофорез в денатурирующих условиях.

7. Электрофорез в неденатурирующих условиях.

8. Окрашивание гелей на белок.

9. Окрашивание гелей на гем.

10. Окрашивание гелей на оксидазную активность.

11. Определение содержания ДНК в материале.

12. Горизонтальный электрофорез ДНК в 1% агарозном геле.

13. Амплификация фрагментов бактериальной ДНК.

14. Выделение амплифицированных фрагментов ДНК.

15. Определение нуклеотидной последовательности в амплифицированных фрагментах ДНК.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ РЕАКТИВОВ.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Встраивание оксидазы сааз-типа в липосомы.

ГЛАВА II. Изучение влияния жирных кислот на энергосопрягающую систему бактерий Bacillus pseudofirmus FTU.

ГЛАВА III. Обнаружение и идентификация оперона оксидазы сййз-типа у бактерий рода Bacillus.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование оксидаз caa3- и cbb3-типа у бактерий рода Bacillus»

Дыхательная цепь прокариот вариабельна и отражает пути адаптации каждого представителя к условиям окружающей среды. Среди бактерий обнаружены представители как с протонным типом сопряжения дыхания с окислительным фосфорилированием, так и с натриевым. У бактерий независимо от типа сопряжения дыхательная цепь на конечном участке, как правило, разветвлена и представлена несколькими редокс-зависимыми оксидазами. Гало- и алкалотолерантная бактерия Bacillus pseudofirmus FTU, согласно последним филогенетическим исследованиям, относится к кластеру 6 алкалофильных Bacillus. Ее дыхательная цепь по данным Костырко и соавт. (Kostyrko et al., 1991) характеризуется смешанным типом сопряжения: начальный сегмент содержит как На+-зависимую, так и протонную NADH-хиноноксидоредуктазу; пункт III - хинон-цитохром-с-редуктазу протонного типа; концевой сегмент, как было показано ранее, представлен цитохром-ооксидазой сааз-типа и оксидазой ЪЪ-типа. Для алкалофильных и алкалотолерантных бактерий, принадлежащих к роду Bacillus, установлена инверсия ДрН по сравнению с нейтрофилами, т.е. при щелочных значениях рН снаружи рН внутри остается более кислым, чем снаружи на 0.5-2 единицы. Расчеты показывают (Skulachev, 1994; Krulwich et al., 2001), что у таких бактерий, несмотря на более высокую А1?, по сравнению с нейтрофилами, результирующая Д(Ш+ имеет более низкое значение. Очевидно, что на начальном сегменте дыхательной цепи, где у Bacillus pseudofirmus FTU одна из NADH-оксидаз Ка+-зависима, проблема с низким ДрН при щелочных рН решается за счет переключения бактерий на использование AjINa+. Что касается терминального участка, то одним из приспособлений у щелочелюбивых бактерий группы Bacillus, а также у термофильных бактерий Thermus thermophilus, можно считать наличие в их мембране цитохром-с-оксидазы сааз-типа. Для Bacillus firmus OF4 показано, что даже частичный дефицит по этой оксидазе ввиду мутации делает эту бактерию неспособной к щелочному образу жизни (Krulwich, 1996). Следует отметить, что на фоне подробного исследования молекулярно-биологических особенностей оксидаз сааз-типа вопрос об эффективности их работы в качестве ионного насоса остается открытым. Изучение эффективности функционирования оксидазы сяяз-типа как помпы представляет интерес не только с физиологической точки зрения, но и в теоретическом отношении, поскольку в отличие от цитохром-с-оксидазы сшз-типа высших организмов и некоторых бактерий данный генератор энергии является не четырех, а пятикомпонентным по редокс-центрам. До настоящего времени оставалась до конца не выясненной природа второй терминальной оксидазы, а также механизм трансформации энергии этим комплексом у Bacillus pseudofirmus FTU. Ранее показано, что в мембране этой бактерии содержатся гемы А, В, С, но отсутствует гем О (Muntyan et al., 1995). Поэтому на порядок менее чувствительная к цианиду дыхательная активность мембран бактерий была отнесена к оксидазе ЬЪ-типа. Более подробные характеристики этого фермента не были исследованы не только на бактериях Bacillus pseudofirmus FTU, но сведения об оксидазах этого типа у бактерий рода Bacillus в литературе отсутствовали полностью. До сих пор считалось твердо установленной принадлежность оксидаз сЬЪз-типа только подразделению протеобактерий. Поэтому углубление исследований оксидазы ЬЬ-типа Bacillus pseudofirmus FTU представилось весьма актуальным.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Биохимия», Попова, Ирина Вячеславовна

выводы

1. Показано, что очищенная оксидаза caaj-типа Bacillus pseudofirmus FTU генерирует трансмембранную разность потенциалов ионов Н+. Эффективность трансформации энергии оксидазой сад-типа при транслокации протона через мембрану составляет не менее 1Н+/е\ Стехиометрия Н+/е" для данной оксидазы не зависит от рН в интервале 6,0-8,8.

2. Жирные кислоты могут оказывать "мягкое" разобщающее действие на энергосопрягающую систему бактерий, что доказано на примере бактерии Bacillus pseudofirmus FTU и на протеолипосомах со встроенной цитохромоксидазой сааз-типа из этой же бактерии.

3. Геном бактерий Bacillus pseudofirmus FTU и Bacillus halodurans 2513 содержит оперон ccoNOQP, кодирующий оксидазу сЪЪз-типа. Оксидаза сЪЪз-типа у Bacillus pseudofirmus FTU индуцируется в стационарной фазе роста.

4. Высокая гомология нуклеотидных последовательностей оперона ccoNOQP этих t бактерий отражает их близкородственное таксономическое положение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Попова, Ирина Вячеславовна, 2004 год

1. Лкиыемко с^т9ериа.ту&Ш1е ozeu^agpt . Д/,

2. Амбулос, Н., Арчибальд, Р., Аткинсон Т. и др. (1992) Бациллы. Генетика и биотехнология. М.:Мир.

3. Верховская M.JI., Семейкина A.JL, Скулачев В.П. (1988) Конечная оксидаза, действующая как первичный насос Na+. Доклад АН СССР, 303, 1501-1503.

4. Гринкевич В.А., Арзамазова Н.М., Потапенко Н.А, Гринкевич Х.А., Кравченко З.Б., Фейгина М.Ю., Алданова Н.А. (1979) Первичная структура LTV-связывающего белка из E.coli. Биоорган химия, 5, 1757-1774.

5. Йошикава, Ш., Цукихара, Т., Шинзава-Ито, К. (1996) Кристаллическая структура полностью окисленной формы цитохром-с-оксидазы из сердца быка с разрешением 2,8А. Биохимия, 61(11), 1931-1940.

6. Левачев М.М., Мишукова Е.А., Сивкова В.Г., Скулачев В.П. (1965) Энергетический метаболизм голубей после гипотермии. Биохимия, 30, 864.

7. Мунтян М.С., Скрипникова Е.В. (1993) Изучение свойств терминального участка дыхательной цепи алкалотолерантной бактерии Bacillus FTU в различных фазах роста. Биохимия, 58(8), 1290-1295.

8. Самарцев В.Н. (2000) Жирные кислоты как разобщители окислительного фосфорилирования. Биохимия, 65 (9), 1173-11&9.

9. Скулачев В.П. (1962) Соотношение окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. М, Изд-во АН СССР.

10. Скулачев В.П. (1969) Аккумуляция энергии в клетке. М., Изд-во "Наука".

11. Скулачев В.П., Маслов С.П. (1960) Биохимия, 25,1058-1065.

12. П.Устиян B.C. (1997) Изучение структурных и ионтранспортных свойств терминальных оксидаз щелочеустойчивой бактерии Bacillus sp. FTU. Канд. дисс., Москва, МГУ.

13. Agnew, M. D., Koval, S. F., and Jarrell, K. F. (1995) Isolation and characterization of novel alkaliphiles from bauxite-processing waste and description of Bacillus vedderi sp. nov., a new obligate alkaliphile. Syst Appl Microbiol, 18, 221-230.

14. Albers, S.-V., Van de Vossenberg, Jack L.S.M., Driessen, A.J.M. and Konings, W.N. (2001) Bioenergetics and solute uptake under extreme conditions. Extremophiles, 5, 285-294.

15. Aono, R. (1995) Assignment of facultative alkaliphilic Bacillus sp. strain C-125 to Bacillus lentus group 3. IntJSyst Bacteriol, 45, 582-585.

16. Aono, R., Ito, M., and Horikoshi, K. (1993) Occurrence of teichurono peptide in cell walls of group 2 alkaliphilic Bacillus sp. J Gen Microbiol, 139,2738-2744

17. Aono, R., Ito, M., and Machida, T. (1999) Contribution of the cell wall component teichuronopeptide to pH homeostasis and alkaliphily in the alkaliphile Bacillus lentus C-125. J Bacteriol, 181, 6600-6606.

18. Aono, R., Ito, M.5 Joblin, K. N., and Horikoshi, K. (1995) A high cell wall negative charge is necessary for the growth of the alkaliphile Bacillus lentus C-125 at elevated pH. Microbiology, 141,2955-2964.

19. Aono, S., Bentrop, D., Bertini, I., Luchinat, C. and Macinai, R. (1997) The D13C variant of Bacillus schlegelii 7Fe ferredoxin is an 8Fe ferredoxin as revealed by 1H-NMR spectroscopy. FEBSLett, 412(3), 501-5.

20. Apweiler, R., Biswas, M., Fleischmann, W. and Kanapin, A. (2001) Proteome analysis database: online application of InterPro and CluSTr for the functional classification of proteins in whole genomes. Nucleic Acids Research, 29(1), 44-48.

21. Brzezinski, P. and Malmstrom, B.G. (1987) The mechanism of electron gating in proton pumping cytochrome с oxidase: the effect of pH and temperature on internal electron transfer. Biochim Biophys Acta, 894, 29-38.

22. Calhoun, M., Thomas, J. and Gennis, R. (1994) The cytochrome oxidase superfamily of redox-driven proton pumps. Trends in Biochem Sci, 19, 325-330.

23. Castresana, J. and Saraste, M. (1995) Evolution of energetic metabolism: the respiration-early hypothesis. Trends Biochem Sci, 20(11), 443-448.

24. Castresana, J., Lubben, M., Saraste, M. and Higgins D.G. (1994) Evolution of cytochrome oxidase, an enzyme older than atmospheric oxygen. EMBO J, 13, 25162525.

25. Clejan, S., Krulwich, T.A., Mondrus, K.R. and Seto-Young, D. (1986) Membrane lipid composition of obligately and facultatively allcalophilic strains of Bacillus spp. J Bacteriol, 168(1), 334-340.

26. Copeland, R.A., Smith, P.A. and Chan, S.I. (1987) Cytochrome coxidase exhibits a rapid conformational change upon reduction of Сид: a tryptophan fluorescence study. Biochemistry, 26,7311-7316.

27. Copeland, R.A., Smith, P.A. and Chan, S.I. (1988) pH dependence of the tryptophan fluorescence in cytochrome с oxidase: further evidence for a redox-linked conformational change associated with CuA. Biochemistry, 27,3552-3555.

28. Cosseau, C. and Batut, J. (2004) Genomics of the ccoNOQP-encoded cbb3 oxidase complex in bacteria. Arch Microbiol, 181, 89-96.

29. Davidson, M.W., Gray, K.A., Knaff, D.B., and Krulwich, T.A. (1988) Purification and characterization of two soluble cytochromes from the alkalophilic Bacillus firmus RAB. Biochim Biophys Acta, 933,470-477.

30. Davis, B.J. (1964) Disc electrophoresis II. Method and application to human serum proteins. Annu N.Y. Acad Sci, 121, 404-427.

31. De Vrij, W., Heyne, R. I., Konings, W. N. (1989) Characterization and application of a thermostable primary transport system: cytochrome-c-oxiase from Bacillus stearothermophilus. Eur J Biochem, 178, 763-770.

32. Devine, K. (1995) The Bacillus subtilis genome project: aims and progress. Elsevier Science, 13, 210-216.

33. Elferink, M.G., De Wit, J.G., Driessen, A.J. and Konings, W.N. (1993) Energy-transducing properties of primary proton pumps reconstituted into archaeal bipolar lipid vesicles. Eur J Biochem, 216(3), 880.

34. Farrar, J.A., Lappalainen, P., Zumft, W.G., Saraste, M. and Thomson, A.J. (1995) Spectroscopic and mutagenesis studies on the Сид centre from the cytochrome-c-oxidase complex of Paracoccus denitrificans. Eur J Biochem, 232, 294-303.

35. Farrar, J.A., Thomson, A.J., Cheesman, M.R., Dooley, DM. and Zumft, W.G. (1992) A model of the copper centres of nitrous oxide reductase (Pseudomonas stutzeri). Evidence from optical, EPR and MCD spectroscopy. FEBS Lett, 294,11-15.

36. Fritze, D. (1996) Bacillus haloalkaliphilus sp. nov. IntJSyst Bacteriol, 46, 98-101.

37. Fritze, D., Flossdorf, J., and Clans, D. (1990) Taxonomy of alkaliphilic Bacillus strains. Int JSyst Bacteriol, 40, 92-97.

38. Garcia-Horsman, J., Barquera, В., Rambley, J., Ma, J. and Gennis, R. (1994) The superfamily of heme-copper respiratory oxidases. J Bacteriol, 176, 5587-5600.

39. Gilmour, R. and Krulwich, T. (1996) Purification and characterization of the succinate dehidrogenase complex and СО-reactive 6-type cytochromes from the facultative alkaliphile Bacillus firmus OF4. Biochim et Biophys Acta, 1276, 57-63.

40. Gilmour, R. and Krulwich, T. A. (1997) Construction and characterization of a mutant of alkaliphilic Bacillus firmus OF4 with a disrupted eta operon and purification of a novel cytochrome bd. J Bacteriol, 179, 863-870.

41. Gray, K., Grooms, M., Myllykallio, H., Moomav, C., Slaughter, C. and Daldal, F. (1994) Rhodobacter capsulatus contains a novel cb-type cytochrome-c-oxidase without а Сид center. Biochemistry, 33, 3120-3127.

42. Guffanti, A. A., Finkelthal, O., Hick, D.B., Falk, L., Sidhu, A., Garro, A., and Krulwich, T. A. (1986) Isolation and characterization of new facultatively alkalophilic strains of Bacillus species. J Bacteriol, 167, 766-773.

43. Gutknecht, J. (1988) Proton conductance caused by long-chain fatty acids in phospholipid bilayer membranes. JMembr Biol, 106, 83-93.

44. Hansen, A.P., Britt, R.D., Klein, M.P., Bender, C.J. and Babcock, G.T. (1993) ENDOR and ESEEM studies of cytochrome-c-oxidase: evidence for exchangeable protons at the Cu site. Biochemistry, 32,13718-13724.

45. Harwood C. (1992) Bacillus subtilis and its relatives-molecular biological and industrial workhorses. Trends Biotechnol, 10, 247-256.

46. Hase, C.C., Fedorova, N.D., Galperin, M.D. and Dibrov, P.A. (2001) Sodium ion cycle in bacterial pathogens: evidence from Cross-genome comparisons. Microbiol andMol Biol Rev, 65, 353-370.

47. Heberle, J., Riesle, J., Thiedemann, G., Oesterhelt, D., and Dencher, N. A. (1994) Proton migration along the membrane surface and retarded surface to bulk transfer. Nature, 370, 379-382.

48. Hicks, D. B. and Krulwich, T. A. (1990) Purification and reconstitution of the FiFo -ATP sinthase from alkaliphilic Bacillus firmus OF4: evidence that the enzyme translocates H+ but not Na+. J Biol Chem, 265, 20547-20554.

49. Higashibata, A., Fujiwara, Т., and Fukumori, Y. (1998) Studies on the respiratory system in alkaliphilic Bacillus: a proposed new respiratory mechanism. Extremophiles, 2, 83-92.

50. Hill, B.C. (1991) The reaction of the electrostatic cytochrome-c-oxidase complex with "oxygen. J Biol Chem, 266, 2219-2226.

51. Hill, B.C. (1994) Modeling the sequence of electron transfer reactions in the single turnover of reduced, mammalian cytochrome-c-oxidase with oxygen. J Biol Chem, 269,2419-2425.

52. Hockings, P.D. and Rogers, P.J. (1996) The measurement of transmembrane electric potential with lipophilic cations. Biochem Biophys Acta, 1282,101-106.

53. Hoffmann, A. and Dimroth, P. (1991) The ATPase of Bacillus alcalophilus. Reconstitution of energy-transducing function. Eur J Biochem, 196,493-497.

54. Horikoshi, К. (1991) Microorganisms in alkaline environments. Kodansha, Tokio, VCH, Weinheim, New York.

55. Horikoshi, K. (1999) Alkaliphiles: some applications of their products for biotechnology. Microbiol and Mol Biol Rev, 63, 735-750.

56. Iwata, S., Ostermeier, C., Ludwig, B. and Michel, H. (1995) Structure at 2.8 A resolution of cytochrome-c-oxidase from Paracoccus denitrificans. Nature, 376, 660669.

57. Keefe, R.G. and Maier, R.J. (1993) Purification and characterization of an O-utilizing cytochrome-c-oxidase complex from Bradyrhizobium japonicum bacteroid membranes. Biochim Biophys Acta, 1183, 91-104.

58. Kitada, M. and Krulwich, T.A. (1984) Purification and characterization of the cytochrome oxidase from alkalophilic Bacillus firmus RAB. J Bacteriol, 158, 963966.

59. Kitada, M., Hashimoto, M., Kudo, Т., and Horikoshi, К. (1994) Properties of two different Na+/H+ antiport systems in alkaliphilic Bacillus sp. strain C-125. J Вас ten ol, 176, 6464-6469.

60. Koyama, N. and Nosoh, Y. (1985) Effect of potassium and sodium ions on the cytoplasmic pH of an alkalophilic Bacillus. Biochim Biophys Acta, 812, 206-212.

61. Koyama, N., Wakabayashi, K., and Nosoh, Y. (1987) Effect of K+ on the membrane function of an alkalophilic Bacillus. Biochim Biophys Acta, 898, 293-298.

62. Krulwich, T.A., Ito, M., Gilmour, R., Sturr, M.G., Guffanti, A. A., and Hicks, D. B. (1996) Energetic problems of extremely alkaliphilic aerobes. Biochim Biophys Acta, 1275,21-26.

63. Krulwich, T.A. and Guffanti, A.A. (1989) Alkalophilic Bacteria. Annu Rev Microbiol, 43,435-463.

64. Krulwich, T.A., Ito, M., Gil mom, R., and Guffanti, A. A. (1997) Mechanisms of cytoplasmic pH regulation in alkaliphilic strains of Bacillus. Extremophiles, 1, 163169.

65. Krulwich, T.A., Ito, M., Gilmour, R., Hicks, D. and Guffanti, A.A. (1998) Energetics of alkaliphilic Bacillus species: phisiology and molecules. Adv Microb Physiol, 40, 401-438.

66. Kunst, F., Ogasawara, N., Moszer, I., Albertini, A.M., Alloni, G., Azevedo, V., Bertero, M.G., Bessieres, P., Bolotin, A., Borchert, S., Borriss, R., Boursier, L., Brans,

67. Laemmli, U. (1970) Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of the bacteriophage. Nature, 227(5259), 680-685.

68. Lappalainen, P., Aasa, R., Malmstrom, B.G. and Saraste, M. (1993) Soluble Сил-binding domain from the Paracoccus cytochrome-c-oxidase. J Biol Chem, 268, 26416-26421.

69. Lauraeus, M., Haltia, Т., Saraste, M. and Wikstrom, M. (1991) Bacillus subtilis expresses two kinds of haem-A-containing terminal oxidases. Eur J Biochem, 197, 699-705.

70. Lewis, R. J., Belkina, S., and Krulwich, T. A. (1980) Alkalophiles have much higher cytochrome contents than conventional bacteria and than their own non-alkaliphilic mutant derivatives. Biochem Biophys Res Commitn, 95, 857-863.

71. Li, P.M., Morgan, J.E., Nilsson, Т., Ma, M. and Chan, S.I. (1988) Heat treatment of cytochrome-o-oxidase perturbs the Сид site and affects proton pumping behavior. Biochemistry, 27, 7538-7546.

72. Li, Z.Y., Larsen, R.W., Pan, L.P. and Chan, S.I. (1991) The effects of p-hydroxymercuribenzoic acid modification and heat treatment on the CuA reduction potential of cytochrome-c-oxidase. J Biol Chem, 266, 22858-22865.

73. Lowry, O.H., Rosenbrough, N.J., Farr, A.L. and Randall, R.Y. (1951) Protein measurment with the Folin phenol reagent. J Biol Chem, 193,265-275.

74. Malmstrom, B.G. and Aasa, R. (1993) The nature of the Сид center in cytochrome-c-oxidase. FEBS Lett, 325,49-52.

75. Mandon, K., Kaminski, P. and Elmerich, C. (1994) Functional analysis of the fixNOQP region of Azorhizobium caulinodans. J Bacteriol, 176, 2560-2568.

76. Markwell, M.A., Haas, S.M., Bieber, L.L. and Tolbert, N.E. (1978) A modification of the Lowry procedure to simplify protein determination in membrane and lipoprotein samples. Anal Biochem, 87, 206-210.

77. Matsushita, K., Patel, L., and Kaback, R. (1984) Cytochrome о type oxidase from Escherichia coll Characterization of the enzyme and mechanism of electrochemical protone gradient generation. Biochemistry, 23,4703-4714.

78. Meunier, В., Colson, A.M. and Rich, P.R. (1995) The topology of CuA in relation to the other metal centres in cytochrome-c-oxidase of Saccharomyces cerevisiae as determined by analysis of second-site reversions. Biochim Biophys Acta, 1253, 13-15.

79. Miki, K. and Okunuki, K. (1969) Cytochrome of Bacillus subtilis III. Physicochemical and enzymatic properties of cytochrome c-550 and c-554. J Biochem, 66, 845-854.

80. Miki, K. and Okunuki, K. (1969) Cytochrome of Bacillus subtilis II. Purification and spectral properties of cytochrome c-550 and c-554. J Biochem, 66, 831-843.

81. Mitchell, P. (1961) Coupling of phosphorylation to electron and hydrogen transfer by a chemiosmotic type mechanism. Nature, 191,14*4-148.

82. Mogi, Т., Nakamura, H. and Anraku, Y. (1994) Molecular structure of a heme-copper redox center of the Escherichia coli ubiquinol oxidase: evidence and model. J Biochem (Tokyo), 116,471-477.

83. Muntyan, M., Ustiyan, V., Viryasov, M. and Skulachev, V.P. (1995) Terminal oxidases of the bb- and сааз-types in Bacillus sp. FTU. Biochem and Biophys Research Comm, 207(1), 55-61.

84. Muntyan, M.S., Tourova, T.P., Lysenko, A.M., Kolganova, T.V., Fritze, D. and Skulachev, V.P. (2002) Molecular identification of alkaliphilic and halotolerant strain Bacillus sp. FTU as Bacillus pseudofirmus FTU. Extremophiles, 6, 195-199.

85. Myllikallio, H. and Liebl, U. (2000) Dual role for cytochrome сЬЬз oxidase in clinically relevant proteobacteria? Trends Microbiol, 8(12), 542-543.

86. Nielsen, P., Fritze, D., and Priest, F. G. (1995) Genetic diversity of alkaliphilic Bacillus strains: proposal for nine new species. Microbiology, 141, 1745-1761.

87. Nielsen, P., Rainey, F. A., Outtrup, H., Priest, F. G., and Fritze, D. (1994) Comparative 16S rDNA sequence analysis of some alkaliphilic bacilli and the establishment of sixth rRNA group within the genus Bacillus. FEMS Microbiol Lett, 111, 61-66.

88. Nilsson, Т., Copeland, R.A., Smith, P.A. and Chan, S.I. (1988) Conversion of CuA to a type II copper in cytochrome-c-oxidase. Biochemistry, 27, 8254-8260.

89. Nilsson, Т., Gelles, J., Li, P.M. and Chan, S.I. (1988) Chemical modification of the CuA site affects the proton pumping activity of cytochrome-c-oxidase. Biochemistry, 27,296-301.

90. Oh, J. and Kaplan, S. (2000) Redox signaling: globalization of gene expression. EMBOJ, 19(16), 4237-4247.

91. Orii, Y., Yumoto, I., Fukumori, Y., and Yamanaka, T. (1991) Stopped-flow and rapid-scan studies of the redox behavior of cytochrome aco from facultative alkalophilic Bacillus. J Biol Chem, 266, 14310-14316.

92. Park, C., Moon, Ja., Cokic, P., Webster, D. (1996) Na+-translocating cytochrome bo terminal oxidase from Vitreoscilla: some parameters of its Na+ pumping and orientation in synthetic vesicles. Biochemistry, 35,11895-11900.

93. Parkhill, J., Wren, B.W., Mungall, K., Ketley, J.M., Churcher, C., Basham, D., Chillingworth, Т., Davies, R.M., Feltwell, Т., Holroyd, S., Jagels, K., Karlyshev, A.V., Moule, S., Pallen, M.J., Penn, C.W., Quail, M.A., Rajandream, M.A., Rutherford,

94. К.М., van Vliet, A.H., Whitehead, S. and Barrell, B.G. (2000) The genome sequence of the food-borne pathogen Campylobacter jejuni reveals hypervariable sequences. Nature, 403(6770), 665-668.

95. Pitcher, R., Brittain, T. and Watmough, N. (2002) Cytochrome сЬЪз oxidase and bacterial microaerobic metabolism. Biochem Soc Trans, 30(4), 653-658.

96. Preisig, O., Anthamatten, D. and Hennecke, H. (1993) Genes for a microaerobically induced oxidase complex in Bradyrhizobium japonicum are essential for a nitrogen-fixing endosymbiosis. Proc Natl Acad Sci U.S.A., 90, 3309-3313.

97. Preisig, O., Zufferey, R., Thony-Meyer, L., Appleby, C. and Hennecke, H. (1996) A high-affinity ebbз-type cytochrome oxidase terminates the simbiosis-specific respiratory chain of Bradyrhizobium japonicum. J Bacteriol, 178(6), 1532-1538.

98. Pressman, B.C., and Lardy, H.A. (1956) Effect of surface active agents on the latent ATPase of mitochondria. Biochim Biophys Acta, 21,458-466.

99. Quirk, P.G., Hicks, D.B. and Krulwich, T.A. (1993) Cloning of the eta operon from alkaliphilic Bacillus firmus OF4 and characterization of the pH-regulated cytochrome сааз -oxidase it encodes. J Biol Chem, 268, 678-685.

100. Qureshi, M. H., Yumoto, I., Fujiwara, Т., Fukumori, Y., and Yamanaka, T. (1990) A novel aco-type cytochrome-c-oxidase from a facultative alkalophilic Bacillus:purification, and some molecular and enzymatic features. J Biochem, 107, 480-485.

101. Raitio, M. and Wikstrom, M. (1994) An alternative cytochrome oxidase of Paracoccus denitrificans functions as a proton pump. Biochim Biophys Acta, 1186, 100-106.

102. Rich, P.R., West, I.C. and Mitchell, P. (1988) The location of CuA in mammalian cytochrome-c-oxidase. FEBS Lett, 233, 25-30.

103. Russell, NJ. (1989) Adaptive modifications in membranes of halotolerant and halophilic microorganisms. JBioenj Biomem, 21, 93-113.

104. Saiki, K., Mogi, T. and Anraku, Y. (1992) Heme О biosynthesis in Escherichia coli: the cyoE gene in the cytochrome bo operon encodes a protoheme IX farnesyltransferase. Biochem Biophys Res Commun, 189, 1491-1497.

105. Salerno, J.C., Bolgiano, B. and Ingledew, W.J. (1989) Potentiometric titration of cytochrome-6o type quinol oxidase of Escherichia coli: evidence for heme-heme and copper-heme interaction. FEBS Lett, 247,101-105.

106. Salerno, J.C., Bolgiano, В., Poole, R.K., Gennis, R.B. and Ingledew, W.J. (1990) Heme-copper and heme-heme interactions in the cytochrome 60-containing quinol oxidase of Escherichia coli. J Biol Chem, 265, 4364-4368.

107. Samartsev V.N., Mokhova, E.N., and Skulachev, V.P. (1997) The pH-dependent reciprocal changes in contributions of ADP/ATP antiporter and aspartate/glutamate antiporter to the fatty acid-induced uncoupling. FEBS Lett, 412,179-182.

108. Saraste, M., Holm, L., Lemieux, L., Lubben, M. and van der Oost, J. (1991) The happy family of cytochrome oxidases. Biochem Soc Trans, 19, 608-612.

109. Scholes, C.P. and Malmstrom, B.G. (1986) Two-electron reduction of cytochrome-c-oxidase triggers a conformational transition. FEBS Lett, 198, 125-129.

110. Semeykina, А.1., Skulachev, V.P., Verkhovskaya, M.L., Bulygina, E.S. and Chumakov, K.M. (1989) The Na+-motive terminal oxidase activity in an alkalo- and halo-tolerant Bacillus. Eur JBiochem, 183, 671-678.

111. Shapleigh, J.P., Hill, J.J., Alben, J.O. and Gennis, R.B. (1992) Spectroscopic and genetic evidence for two heme-Cu-containing oxidases in Rhodobacter sphaeroides. J Bacteriol, 174, 2338-2343.

112. Sharpe, M., Perin, I. and Nichols, P. (1996) Action of bovine serum albumin on cytochrome-c-oxidase activity and proton pumping: a role of fatty acids in enzyme function. FEBS Lett, 391,134-138.

113. Sone, N. and Nicholls, P. (1984) Effect of heat treatment on oxidase activity and proton-pumping capability of proteoliposome-incorporated beef heart cytochrome aaj. Biochemistry, 23, 6550-6554.

114. Sone, N. and Yanagita, Y. (1982) A cytochrome ааз-type terminal oxidase of a thermophilic bacterium. Purification, properties and proton pumping. Biochim Biophys Acta, 682,216-226.

115. Sone, N, Sekimachi, M, and Kutoh, E. (1987) Identification and properties of a quinol oxidase super-complex composed of a bcj complex and cytochrome oxidase in the thermophilic bacterium PS3. J Biol Chem, 262(32), 15386-91.

116. Sone, N., Ogura, Т., Noguchi, S., and Kitagawa, T. (1994) Proton pumping activity and visible absorption and resonance Raman spectra of a cao-type cytochrome с oxidase isolated from the thermophilic bacterium Bacillus PS3. Biochemistry, 33, 849855.

117. Spanka, R. and Fritze, D. (1993) Bacillus cohnii sp. nov., new, obligately alkaliphilic, oval-spore-forming Bacillus species with ornithine and aspartic acid instead of diaminopimeric acid in the cell wall. JntJSyst Bacteriol, 43, 150-156.

118. Stover, C.K., Pham, X.Q., Erwin, A.L., Mizoguchi, S.D., Warrener, P., Hickey, M.J., Brinkman, F.S., Hufnagle, W.O., Kowalik, D.J., Lagrou, M., Garber, R.L.,

119. Sturr, M.G., Guffanti, A. A., and Krulwich, T.A. (1994) Growth and bioenergetics of alkaliphilic Bacillus flrmus OF4 in continuous culture at high pH. J Bacteriol, 176, 3111-3116.

120. Sugiyama, S., Matsukura, H., and Imae, Y. (1986) Relationship between Independent cytoplasmic pH homeostasis and Na+-dependent flagellar rotation and amino acid transport in alkalophilic Bacillus. Biochim Biophys Acta, 852, 38-45.

121. Takami, H., Nakasome, K., Takai, Y., Maeno, G., Sasaki, R., Masui, N., Fujii, F., Hirama, C., Nakamura, Y, Ogasawara, N., Kuhara, S., and Horikoshi, K. (2000)

122. Complete genome squence of the alkaliphilic bacterium Bacillus halodurans andgenomic sequence comparison with Bacillus subtilis. Nucleic Acid Res, 28, 43174331.

123. Takami, H., and Krulwich, T.A. (2000) Reidentification of facultatively alkaliphilic Bacillus firmus OF4 as Bacillus pseudofirmus OF4. Extremophiles, 4, 19-22.

124. Thomas, P.E., Ryan, D. and Levin, W. (1976) An improved staining procedure for the detection of the peroxidase activity of cytochrome P-450 on sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gels. Anal Biochem, 75(1), 168-176.

125. Toledo-Cuevas, M., Barquera, В., Gennis, R.B., Wikstrom, M. and Garcia-Horsman, J.A. (1998) The сЬЬз-type cytochrome-c-oxidase from Rhodobacter sphaeroides, a proton-pumping heme-copper oxidase. Biochim Biophys Acta, 1365(3), 421-434.

126. Tsukihara, Т., Aoyama, H., Yamashita, E., Tomizaki, Т., Yamaguchi, H., Shinzawa-Itoh, K., Nakashima, R., Yaono, R. and Yoshikawa, S. (1995) Structures of metal sites of oxidized bovine heart cytochrome-c-oxidase at 2.8 A. Science, 269, 10691074.

127. Tsukihara, Т., Aoyama, H., Yamashita, E., Tomizaki, Т., Yamaguchi, H., Shinzawa1.oh, K., Nakashima, R., Yaono, R. and Yoshikawa, S. (1996) The whole structure ofthe 13-subunit oxidized cytochrome-c-oxidase at 2.8 A. Science, 272,1136-1144.

128. Tsukita, S., Koyanagi, S., Nagata, K., Koizuka, H., Akashi, H., Shimoyama, Т., Tamura, T. and Sone, N. (1999) Characterization of a cb-type cytochrome-c-oxidase from Helicobacter pylori. J Biochem (Tokyo), 125(1), 194-201.

129. Urbani, A., Gemeinhardt, S., Warne, A. and Saraste, N. (2001) Properties of the detergent solubilised cytochrome-c-oxidase (cytochrome сЬЬз) purified from Pseudomonas stutzeri. FEBS Lett, 508(1), 29-35.

130. Van de Vossenberg, Jack L.S.M., Driessen, A.J.M. and Konings, W.N. (2000) Adaptations of the cell membrane for life in extreme environments. Elsevier Sci, 6, 71-88.

131. Von Wachenfeldt, C., de Vries, S. and van der Oost, J. (1994) The CuA site of the сааз -type oxidase of Bacillus subtilis is a mixed valence binuclear copper centre. FEBSLett, 340, 109-113.

132. Wachenfeldt, C. and Hederstedt, L. (1993) Physico-chemical characterization of membrane-bound and water-soluble forms of Bacillus subtilis cytochrome c-550. FEBS Lett, 212,499-509.

133. Woolley, K. J. (1987) The c-type cytochromes of the Gram-positive bacterium Bacillus licheniformis. Arch Biochem Biophys, 254, 376-370.

134. Yoshikawa, S., Shinzawa-Itoh, K. and Tsukihara, T. (1998) Crystal structure of bovine heart cytochrome-c-oxidase at 2.8A resolution. J Bioenerg Biomem, 30(1), 714.

135. Yumoto, I., Yamazaki, K., Sawabe, Т., Nakano, K., Kawasaki, K., Ezura, Y., and Shinano, H. (1998) Bacillus horti sp. nov., a new Gram-negative alkaliphilic bacillus. IntJSyst Bacteriol, 48, 565-571.

136. Yumoto, I. (2002) Bioenergetics of alkaliphilic Bacillus spp. J Biosci Bioeng, 93(4), 342-353.

137. Yumoto, I., Fukumori, Y., and Yamanaka, T. (1991) Purification and characterization of two membrane-bound c-type cytochromes from a facultative alkalophilic Bacillus. J Biochem, 110,267-273.

138. Yumoto, I., Nakajima, K., and Ikeda, K. (1997) Comparative study on cytochrome content of alkaliphilic Bacillus strains. J Ferment Bioeng, 83, 466-467.

139. Yumoto, I., Takahashi, S., Kitagawa, Т., Fukumori, Y, and Yamanaka, T. (1993) The molecular features and catalytic activity of Сид-containing асоз-type cytochrome с oxidase from facultative alkalophilic Bacillus. JBiochem, 114, 88-95.

140. Zickermann, I., Tautu, O.S., Link, T.A., Korn, M., Ludwig, B. and Richter, O.M. (1997) Expression studies on the Ьаз quinol oxidase from Paracoccus denitrificans. A ЪЪз variant is enzymatically inactive. Eur JBiochem, 246(3), 618-624.

141. Zufferey, R., Preisig, O., Hennecke, H. and Thony-Meyer, L. (1996) Assembly and function of the cytochrome сЪЪз-oxidase subunits in Bradyrhizobium japonicum. J Biol Chem, 271(15), 9114-9119.

142. Автор приносит глубокую благодарность своему научному руководителю, академику (PJ&f, профессору <В.9Т. Скулачеву за постоянное внимание к^ работе, помощь в планировании экспериментов и обсуждении полученнъи^резулътатов.

143. Благодарю всех, сотрудников и аспирантов отдела биоэнергетики за помощь в работе.