- Проведен широкий поиск среди предста-вителей грам-положительных бактерий рода Rhodococcus на способность разлагать галогенированные ароматические соединения и отобраны наиболее активные штаммы-деструкторы.
- Изучены процессы разложения 2- и 4-хлорфенолов, бензоата, фенола, 4-метилбензоата штаммами R. opacus 1cp, R. ruber P25, R. rhodnii 135, R. rhodochrous 89. Показано, что при использовании в качестве ростового субстрата каждого из эти соединений у родококков происходила индукция уникального набора ключевых ферментов, в первую очередь диоксигеназ, которые по субстратной специфичности можно разделить на три группы - пирокатехин 1,2-диоксигеназы обычного орто-пути, хлорпирокатехин 1,2-диоксигеназы модифицированных орто-путей, метилпирокатехин 1,2-диокси-геназы. Впервые всесторонне охарактеризованы ферменты разложения 4-хлорпирокатехина: 4-хлорпирокатехин 1,2-диоксигеназа, хлормуконатцикло-изомераза, диенлактонгидролаза штамма R. opacus 1cp. Показано, что по физико-химическим и каталитическим свойствам они значительно отличаются от аналогичных ферментов из грам-отрицательных бактерий.
- Исследовано разложение 3-хлорпирокатехина у R. opacus 1cp, что позволило обнаружить новый модифицированный орто-путь, который до сих пор в литературе не описан. Клонирован оперон, кодирующий ферменты 3-хлорпирокатехиновой ветви модифицированного орто-пути у штамма R. opacus 1cp. Сравнение нуклеотидных последовательностей, кодирующих ключевые ферменты, показало, что хлорпирокатехин 1,2-диоксигеназа и хлормуконатциклоизомераза из R. opacus 1cp ближе к аналогичным ферментам обычного орто-пути грам-положительных бактерий, чем к хлорпирокатехазам модифицированного орто-пути грам-отрицательных бактерий.
- Изучены свойства муконатциклоизомеразы обычного орто-пути штамма R. rhodochrous 89 и установлено, что этот фермент отличается по субъединичному составу и свойствам от всех известных муконатциклоизомераз и занимает промежуточное положение между аналогичными ферментами грам-положительных и грам-отрицательных бактерий.
- Впервые изучено превращение 2-галомуконата (фтор-, хлор-) (хлор)му-конатциклоизомеразами грам-положительных бактерий - реакция, которую можно считать определяющей при характеристике ферментов этого класса. Обнаружены их существенные отличия от ферментов из грам-отрицательных бактерий. Показано, что муконат- и хлормуконатциклоизомеразы из R. opacus 1cp способны выбирать направление циклоизомеризации 2-хлормуконата, что приводит к образованию 5-галомуконолактона. Реакцию превращения 5-гало-муконолактона в цис-диенлактон у R. opacus 1cp при росте на 2-хлорфеноле катализирует новый фермент, хлормуконолактондегалогеназа, аналог которого отсутствует в модифицированных орто-путях грам-отрицательных бактерий. Обнаружена необычная способность муконатциклоизомеразы из штамма R. rhodochrous 89 осуществлять превращение 2-хлормуконата, 2-хлор- и 5-хлормуконолактона в цис-диенлактон, а не в его транс-изомер, что характерно для грам-отрицательных бактерий.
- Впервые методом рентгено-структурного анализа расшифрована пространственная структура хлорпирокатехин 1,2-диоксигеназ 3-хлор- и 4-хлорпирокатехиновых ветвей модифицированного орто-пути штамма R. opacus 1cp на основании разработанного нами способа получения высокоочищенных препаратов этих ферментов и наличия их полной аминокислотной последова-тельности. Показано, что каждый фермент состоит из двух каталитических доменов и одного связующего центрального домена, содержащего две моле-кулы фосфолипидов. Установлено, что структура центральной части каталити-ческих доменов не отличается от таковой других интрадиольных диоксигеназ и содержит атом трехвалентного железа, пятикоординированный двумя остатка-ми гистидина, двумя остатками тирозина и гидроксилом воды. Тем не менее, в структуре активного центра обнаружены дополнительно по молекуле бензоата (у 4-ХПК 1,2-ДО) и бензогидроксамата (у 3-ХПК 1,2-ДО). Проведенное сравне-ние структур активных центров 3-ХПК 1,2-ДО и 4-ХПК 1,2-ДО позволило сде-лать предположение, что разница в субстратной специфичности этих фермен-тов опосредуется парами измененных аминокислотных остатков в той части, которая отвечает за связывание фермента с субстратом, прежде всего Val53/Ala53, Tyr78/Phe78 и Ala221/Cys224 (3-ХПК 1,2-ДО/4-ХПК 1,2-ДО).
1.М.В.Суворова, И.П.Соляникова, Л.А. Головлева (2006) Особенности орто-расщепления пирокатехина при разложении пара-толуата бактерией Rhodococcus opacus 1cp. Биохимия, 71, вып. 12., 1616-1624.
2.M.Ferraroni, I.P. Solyanikova, M.P. Kolomytseva, A. Scozzafava, L.Golovleva, F.Briganti (2006) Crystal structure of 3-chlorocatechol 1,2-dioxygenase key enzyme of a new modified ortho-pathway from the gram-positive Rhodococcus opacus 1CP grown on 2-chlorophenol. J. Mol. Biol., 360, 788-799.
3.M.Ferraroni, I.P. Solyanikova, M.P. Kolomytseva, A. Scozzafava, L.Golovleva, F.Briganti (2006) Crystal structure of 3-chlorocatechol 1,2-dioxygenase from Rhodococcus opacus 1CP. Protein Data Bank, accession number 2boy.
4.Коломыцева М.П., Соляникова И.П., Головлев Е.Л., Головлева Л.А.(2005) Гетерогенность Rhodococcus opacus 1CP как ответ на стрессовое воздей-ствие хлорфенолов. Прикл. биохим. микробиол., 41, 5, стр. 541-546.
5.M.Ferraroni, I.P.Solyanikova, M.P.Kolomytseva, L.A.Golovleva, A. Scozzafava, F.Briganti (2004) Crystal structure of 4-chlorocatechol 1,2-dioxygenase from the chlorophenol-utilizing gram-positive Rhodococcus opacus 1cp. J. Biol. Chem., 279 (26), 27646-27655.
6.M.Ferraroni, I.P.Solyanikova, M.P.Kolomytseva, L.A.Golovleva, A. Scozzafava, F.Briganti (2004) Crystal structure of 4-chlorocatechol 1,2-dioxygenase from Rhodococcus opacus 1cp. Protein Data Bank, accession number 1s9a.
7.I.P.Solyanikova, O.V.Moiseeva, S.Boeren, M.G.Boersma, M. P. Kolomytseva, J.Vervoort, I.M.C.M.Rietjens, L.A.Golovleva, W.J.H.van Berkel (2003) Conversion of 2-fluoromuconate to cis-dienelactone by purified enzymes of Rhodococcus opacus 1cp. Appl. Environm. Microbiol., 69, 5636-5642.
8.V.M.Travkin, I.P.Solyanikova, J.Vervoort, I.M.C.M.Rietjens, W.J.H.van Berkel, L.A.Golovleva (2003) Degradation of 3,4-dichloro- and 3,4-difluoroaniline by Pseudomonas fluorescers 26-K. J. Environm. Sci. Health., B38, p.121-132.
9.M.Ferraroni, M.V.R.Tariffa, A. Scozzafava, I.P.Solyanikova, M.P.Kolomytseva, L.A.Golovleva, F.Briganti (2003) Preliminary crystallographic analysis of 3-chlorocatechol 1,2-dioxygenase from a new modified ortho-pathway from the gram-positive Rhodococcus opacus 1CP grown on 2-chlorophenol. Acta Crystallographica, D 59, 188-190.
10.O.V.Moiseeva, I.P.Solyanikova, S.Kaschabek, M.Thiel, L.A.Golovleva, M.Schloemann (2002) A new modified ortho-cleavage pathway of 2-chlorophenol degradation by Rhodococcus opacus 1CP: genetic and biochemical evidences. J.Bacteriol., 184, 5282-5292.
11.M.Ferraroni, M.V.R.Tariffa, F.Briganti, A. Scozzafava, S.Mangano, I.P.Solyanikova, M.P.Kolomytseva, L.A.Golovleva (2002) 4-Chlorocatechol 1,2-dioxygenase from the chlorophenol-utilizing gram-positive Rhodococcus opacus 1CP: Crystallization and preliminary crystallographic analysis. Acta Crystallographica, D58, 1074-1076.
12.Соляникова И.П., Шлеманн М., Головлева Л.А.(2001) Новый тип муконатциклоизомеразы из Rhodococcus rhodochrous 89. Биохимия, 66, 7, стр. 922-928.
13.Моисеева О.В., Белова О.В., Соляникова И.П., Шлеманн М., Головлева Л.А.(2001) Ферменты нового модифицированного орто-пути из Rhodococcus opacus 1CP, утилизтрующего 2-хлорфенол. Биохимия, 66, 5, стр. 678-687.
14.M.G.Boersma, I.P.Solyanikova, W.J.H.Van Berkel, J.Vervoort, L.A.Golovleva, I.M.C.M.Rietjens (2001) 19F NMR metabolomics for the elucidation of microbial degradation pathways of fluorophenols. J. of Ind.Microbiol and Biotechnol., 26, 22-34.
15.Соляникова И.П., Головлев Е.Л., Лисняк О.В., Головлева Л.А.(1999) Выделение и характеристика пирокатехаз из штаммов Rhodococcus rhodnii 135 и Rhodococcus rhodochrous 89: сравнение с аналогичными ферментами обычного и модифицированного орто-пути. Биохимия, 64, 7, стр. 982-989.
16.F.Briganti, S.Mangani, L.Pedocchi, A.Scozzafava, L.A.Golovleva, A.P.Jadan, I.P.Solyanikova (1998) XAS characterization of the active sites of novel intradiol ring-cleaving dioxygenases: hydroxyquinol and chlorocatechol dioxygenases. FEBS Lett. 433, 58-62.
17.V.S.Bondar, M.G.Boersma, E.L.Golovlev, J.Vervoort, W.J.H.Van Berkel, Z.I.Finkelstein, I.P.Solyanikova, L.A.Golovleva, I.M.C.M.Rietjens (1998) 19F NMR study on the biodegradation of fluorophenols by various Rhodococcus species. Biodegradation 9, 475-486.
18.I.P.Solyanikova, Ya.Yu.Protopopova, V.M.Travkin, L.A.Golovleva (1996) Key enzymes of 2,4-D and 2,4,5-T degradation from Nocardioides simplex strain 3E. Biochemistry (Moscow) 61, 461-466. Translated from Biokhimiya 61, 635-642.
19.I.P.Solyanikova, O.V.Maltseva, M.D.Vollmer, L.A.Golovleva, M.Schlömann (1995) Characterization of muconate and chloromuconate cycloisomerase from Rhodococcus erythropolis 1CP: indications for functionally convergent evolution among bacterial cycloisomerases. J.Bacteriol. 177, 2821-2826.
20.Соляникова И.П., Мальцева О.В., Головлева Л.А. (1995) Модифицированный орто-путь у штамма Pseudomonas putida 87: очистка и свойства диенлактонгидролазы. Биохимия, 60, 8, стр. 1251-1260.
21.O.V.Maltseva, I.P.Solyanikova, L.A.Golovleva (1994) Chlorocatechol 1,2-dioxygenase from Rhodococcus erythropolis 1CP. Kinetic and immunochemical comparison with analogous enzymes from gram-negative strains. Eur.J.Biochem. 226, 1053-1061.
22.O.V.Maltseva, I.P.Solyanikova, L.A.Golovleva, M.Schlömann, H.-J.Knackmuss (1994) Dienelactone hydrolase from Rhodococcus erythropolis 1CP: purification and properties. Arch.Microbiol. 162, 368-374.
23.Соляникова И.П., Мальцева О.В., Головлева Л.А. (1992) Очистка и свойства пирокатехин 1,2-диоксигеназы II из Pseudomonas putida 87. Биохимия, 57, 12, стр. 1883-1891.
24.L.A.Golovleva, O.V.Maltseva, I.P.Solyanikova (1992) Metabolism of foreign compounds in Pseudomonas spp. in: Pseudomonas: Molecular Biology and Biotechnology (Galli, E., Silver, S., Witholt, B., eds.), pp 231-238, ASM, Washington, D.C.
25.Мальцева О.В., Соляникова И.П., Головлева Л.А. (1991) Пирокатехазы штамма Rhodococcus erythropolis – деструктора хлорфенолов: очистка и свойства. Биохимия, 56, 12, стр. 2188-2197.
Обзоры
26.V.M.Travkin, I.P.Solyanikova, L.A.Golovleva (2006) Hydroxyquinol Pathway for Microbial Degradation of Halogenated Aromatic Compounds. J. Environm. Sci. Health., 41, 1361-1382.
27.I.P.Solyanikova, L.A.Golovleva (2004) Bacterial Degradation of Chlorophenols: Pathways, Biochemical, and Genetic Aspects. J. Environm. Sci. Health., B39, p. 333-351.
28.Соляникова И.П., Головлева Л.А. (1999) Фенол гидроксилазы: современное состояние вопроса. Биохимия, 64, 437-446.
Тезисы докладов и стендовых сообщений
1.O.V.Maltseva, I.P.Solyanikova, L.A.Golovleva (1990) The metabolism of chlorophenols by Rhodococcus erythropolis. 06C-02 Book of abstracts of 7th International congress of pesticide chemistry. Hamburg August 5-10, 1990.
2.I.P.Solyanikova, O.V.Maltseva, L.A.Golovleva (1991) Purification and comparison study on key enzymes of ortho-pathway from strains-degraders of chlorinated aromatic compounds. P.181.Book of abstracts 2nd All-union simposium "Teoretical and applied aspects of molecular biology". Samarkand, September 22-28, 1991.
3.I.P.Solyanikova, O.V.Maltseva, L.A.Golovleva (1991) Purification and characterization of catechol 1,2-dioxygenase II from Pseudomonas putida 87. p.57. Book of abstracts of 3rd International symposium on Pseudomonads Biology and biotechnology. Trieste, Italy, June 16-20, 1991.
4.I.P.Solyanikova, O.V. Maltseva, M.D. Vollmer, L.A.Golovleva, M.Schlömann (1993) Chloromuconate cycloisomerase from Rhodococcus erythropolis 1CP, an intermediate stage in the adaptation for chlorosubstituted substrates. Bioengineering, 1993, V.9(1), P210.
5.M.Schlömann, M.D.Vollmer, I.P.Solyanikova, H.Hoier (1993) Muconate versus chloromuconate cycloisomerases: Implications for the evolution of chlorocatechol degradative pathways. Bioengineering, 1993, 9(1), V201.
6.I.P.Solyanikova, M.D.Vollmer, O.V.Maltseva, L.A.Golovleva, M.Schlömann (1994) Muconate cycloisomerase of Rhodococcus erythropolis 1CP and its contributions to an evolutionary puzzle. Bioengineering, 1994, 10(3), P410.
7.M.D.Vollmer, I.P.Solyanikova, O.V.Maltseva, L.A.Golovleva, M.Schlömann (1994) Diversity in 2-chloromuconate cycloisomerization: Indications for convergent evolution of chlorocatechol degradative pathways. Abstr.of the 94th General Meeting of the American Society for Microbiol. Las Vegas, Nevada. May 23-27 1994. Q-367.
8.O.V.Maltseva, I.P.Solyanikova, L.A Golovleva, M.Schlömann, H.-J. Knackmuss (1994) Purification and properties of dienelactone hydrolase from the chlorophenols degrading strain Rhodococcus erythropolis 1CP. Abstr.of the 94th General Meeting of the American Society for Microbiol. Las Vegas, Nevada. May 23-27 1994. Q-368.
9.O.V.Maltseva, I.P.Solyanikova, L.A.Golovleva (1994) Chlorophenols are competitive inhibitors of catechol- and chlorocatechol 1,2- dioxygenases of the strain Rhodococcus erythropolis 1CP. Abstr. of the 8th IUPAC Intern. Congress of Pesticide Chemistry.Washington. July 4- 9 1994. Book of Abstr.V.2,693.
10.Соляникова И.П., Мальцева О.В., Головлева Л.А. (1994) Особенности разложения хлорфенолов штаммом Rhodococcus erythropolis1ХФ. Тезисы докладов конференции Биотехнология защиты окружающей среды. Пущино. 18-19 октября 1994.
11.Соляникова И.П., Мальцева О.В., Фольмер М.Д., Шлеманн М., Головлева Л.А. (1994) Особенности циклоизомеризации хлормуконовых кислот штаммом Rhodococcus erythropolis 1ХФ. Тезисы докладов конференции Биотехнология защиты окружающей среды. Пущино 18-19 октября 1994.
12.M.Schlömann, Eulberg D., I.P.Solyanikova, V.Seibert, L.A.Golovleva (1995) Convergent evolution of chlorocatechol catabolic pathways? Characterization of degradative genes from Rhodococcus erythropolis 1CP and comparison to those of Gram-negative bacteria. EERO Workshop. Enzymatic and genetic aspects of environmental biotechnology. Pushchino, 1995.
13.I.P.Solyanikova, O.V.Maltseva, L.A.Golovleva (1995) Competitive inhibition of catechol and chlorocatechol 1,2-dioxygenases of Rhodococcus erythropolis 1CP by different phenolic compounds. EERO Workshop. Enzymatic and genetic aspects of environmen tal biotechnology. Pushchino, 1995.
14.S.R.Kaschabek, I.P.Solyanikova, O.V.Moisseeva, L.A.Golovleva, and M.Schlömann (2000) Degradation of 2-chlorophenol by Rhodococcus opacus 1CP via dehalogenation of 5-chloromuconolactone to cis-dienlactone. BIOspectrum, Sonderausgabe zum 1. Gemeinsamen Kongress der DGHM, OGHMP und VAAM "Microbiology 2000", 12.-16. Marz 2000, Munchen. 13.P.1.39, p.47.
15.O.Moisseeva, I.P.Solyanikova, O. Belova, L.A Golovleva (2000) Novel modified ortho-pathway of Rhodococcus opacus 1CP utilizing of 2-chlorophenol: enzyme characterization. International symposium: Modern problems of microbial biochemistry and biotechnology Pushchino, June 25-30, 2000. р.117.
16.L.A.Golovleva, Z.I.Finkelstein, E.L.Golovlev, O.Moisseeva, B.P.Baskunov, I.P. Solyanikova (2000) Bacterial degradation of chloroaromatic compounds. Abstracts of the conference “Biotechnology-2000”. Pushchino, September 2000. P. 39.
17.Коломыцева М.П., Соляникова И.П., Головлева Л.А. (2003) Изофункциональные диоксигеназы Rhodococcus opacus 1cp: структурно-функциональные свойства. Биология – наука XXI века. Сб. тез. VII-й Пущинской школы-конференции молодых ученых, Пущино, 14-18 апреля, 2003, стр. 343.
18.Solyanikova I., Kolomytseva M., Ferraroni M., Scozzafava A., Briganti F., Golovleva L.A. (2004) Chlorocatechol 1,2-dioxygenases from Rhodococcus opacus 1cp: kinetic and structural aspects. Abstracts of the conference Oxizymes in Naples. 2nd European meeting. Universita di Napoli Federico II, 3-5 June 2004, p.23.
19.Рыбкина Д.О., Соляникова И.П., Головлева Л.А., Плотникова Е.Г. (2005) Штамм Microbacterium sp. B51 – природный деструктор ароматических ксенобиотиков. Тезисы международной конференции ICOMID-2005. Пермь, Россия, стр. 85-86.
20.Головлева Л.А., Травкин В.М., Соляникова И.П., Коломыцева М.П., Феррарони М., Бриганти Ф. (2005) Биодеградация хлорфенолов и хлорфеноксиалкановых гербицидов: биохимические, генетические и структурные аспекты. Тезисы международной конференции «Проблемы биодеструкции техногенных загрязнителей окружающей среды». 14-16 сентября 2005, Саратов, Россия, стр. 4-5.
21.Головлева Л.А., Коломыцева М.П., Феррарони М., Бриганти Ф., Соляникова И.П., Травкин В.М. (2006) Структурно-функциональные свойства диоксигеназ. Материалы международной научной конференции «Современное состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии» 1-2 июня 2006, Минск-Раков, Беларусь, стр. 20-23.