1.2.1.2. Гідрофобність клітин мікроорганізмів і споживання вуглеводнів

Гідрофобні взаємодії відіграють роль у сполученні мікроорганізмів з великою кількістю субстратів. Зокрема гідрофобна природа бактеріальної поверхні є фактором, що впливає на ріст мікроорганізмів на водонерозчинних субстратах, таких як вуглеводні. В цьому випадку контакт клітини з гідрофобними складовими є необхідним, тому що першим кроком деградації ароматичних чи аліфатичних вуглеводнів є транспорт молекулярного кисню асоційованими з клітинами оксигеназами [12, 24].

В ході дослідження в другому випадку при високих чи середніх значеннях гідрофобності клітини та міжфазного натягу спостерігалися низькі значенні поверхневого натягу. Ці результати свідчать про можливість утилізації нерозчинних субстратів прямим міжфазним споживанням. Так, у 47 % штамів (Rhodococcus equi Ou2, Corynebacterium sp. Co1, Corynebacterium jeikeium Ju1 2, Staphylococcus caprae Ac7) здатних до росту на гідрофобних сполуках не було виявлено здатності синтезувати ПАР [24]. Це свідчить про пряме міжфазне споживання гідрофобних сполук даними штамами.

Науковці встановили, що пряме міжфазове споживання гідрофобних складових є найбільш звичним механізмом для дріжджів роду Candida, що дозволяє клітинам прикріплюватися до нерозчинної фази. В ході експерименту було отримано досить різні значення індексу емульгування для гасу, моторного мастила та кукурудзяної олії, звідси можна припустити, що утворення емульсії залежить від присутності інших сполук з емульгувальними властивостями, виділених у середовище. Також ймовірною причиною є продукування амфіпатичних молекул у концентраціях, нижчих за ККМ у цих середовищах. При культивуванні на гідрофобному субстраті – найвищі значення гідрофобності були отримані для гексадекану. Аналізуючи отримані результати, можна прийти до висновку, що гідрофобні властивості клітини залежать від субстрату, який споживає мікроорганізм [13].

1.2.1.3. Міжфазне споживання гідрофобних сполук, якому сприяють поверхнево-активні речовини

В ході другого дослідження у 42,2 % штамів було виявлено одночасно досить високі значення як клітинної гідрофобності, так і рівня синтезу ПАР [24]. Одночасне спрямоване міжфазне споживання та міцелярний транспорт неможливі, так як розчинення ПАР включає в себе утворення гідрофільних міцел, і в такому випадку унеможливлює їх споживання гідрофобною клітинною поверхнею. В даному випадку можна припустити наявність третього механізму – ПАР-полегшене міжфазне споживання. При використанні цього механізму ПАР сприяють не розчиненню, а емульсифікації гідрофобних частинок, які і контактують з гідрофобною поверхнею. Даний механізм було виявлено у Micrococcus sp. Fl2, Rhodococcus equi Ou2, Corynebacterium pseudodiphteriticum Ac2, Pseudomonas fluorescens Es1, Alcaligenes faecalis Vi1 та ін. [24].

1.2.1.4. Генетичні основи деградації вуглеводнів

При аеробному метаболізмі алканів найчастіше використовувані шляхи їх деградації кодуються ОСТ плазмідами, що переносяться грам-негативними бактеріями: представниками роду Pseudomonas та іншими. У даному шляху мембранзв'язана монооксигеназа (кодується геном alkB) та розчинний рубредоксин з рубредоксинредуктазою перетворюють алкан у відповідний спирт, що в подальшому окиснюється до альдегіду та кислоти, переважно шляхом β-окиснення [14]. Віддалено-споріднені гомологи alkB були виявлені у грам-позитивних бактерій з високим вмістом ГЦ. У Rhodococcus spp. та Amycolatopsis rugosa було виявлено багатокопійні alkB послідовності. В ході дослідження Heiss-Blanquet із співавт.[15], використовуючи специфічні пари праймерів для різних груп генів алкангідролаз, як з грампозитивних, так і з грамнегативних бактерій, виявили, що найбільш різноманітними виявилися гени грам-позитивних мікроорганізмів, та показали їх залежність з алкан-деградаційною активністю.

Беручи до уваги вищенаведені дані, привертає увагу дослідження, здійснене італійськими вченими, в ході якого було виявлено, що представниками облігатної мікрофлори забрудненої нафтою місцевості виявилися якраз грам-позитивні бактерії, а саме – актиноміцети, представники родів Rhodococcus, Gordonia та Nocardia [14]. У всіх мікроорганізмів виявлено alkB послідовності, причому у штаму, ідентифікованого як Nocardia sp. SoB є 3 даних гени, в той час як у інших – лише один. Споживання даними штамами алканів з довгим ланцюгом (С₂₀,С₂₈,С₃₆) підвердило роль alkB у деградації н-алканів: у Nocardia sp. SoB ступінь розкладу цих сполук після 28 днів культивування становив 95,2 - 98,9 %, в той час як інші штами показали значно нижчі результати. Це можна пояснити підвищеною кількістю копій даної послідовності у Nocardia sp. SoB, а отже і більшою кількістю синтезованих ферментів, що здійснюють деградацію алканів. Дані результати підтверджують роль alkB у біодеградації вуглеводнів [14].