Поиск и оптимизация условий культивирования, влияющих на синтез микроорганизмами экономически значимого продукта
Реферат - Биология
Другие рефераты по предмету Биология
л использован при изучении влияния условий культивирования на антигенный состав вакцины чумного микроба /12/ и при изучении влияния условий культивирования на синтез антигена F41 E.coli ВГНКИ 397А / 37-14 / /8,20/.
Постановка ПФЭ 24 для изучения вакцины чумного микроба позволила в первой же серии из 16 экспериментов найти условия, при которых пестицин и рН: - антиген экспрессировались независимо при разных условиях культивирования. Это согласуется с опубликованными ранее данными генетиков о том, что эти антигены находятся в составе разных оперонов и регулируются независимыми промоторно-операторными участками. В сериях однофакторных экспериментов получить такую информацию было бы крайне затруднительно. Но генетикам необходимо располагать данными физиологов, чтобы строить модели регуляции экспрессии того или иного признака внешними условиями.
Для продуцента диагностические важного проективного антигена F41 энтеропатогенной кишечной палочки после многофакторного поиска была сконструирована среда, обеспечивающая более высокий уровень синтеза названного антигена клетками. Это послужило основой для получения высокотитражной специфической антисыворотки и значительно повысило надежность определения указанного антигена в полевых штаммах, подозреваемых как возбудители колидиаррей молодняка крупного рогатого скота. Такая информация позволяет обоснованно провести эпизоотологический анализ вспышки инфекции и провести рациональную терапию больных животных, в первую очередь - антибиотикотерапию. Возможность наращивать штаммы с большим количеством протективного антигена служит основой эффективного осуществления специфической вакцинопрофилактики.
Предлагаемый подход с использованием семейства синтетических сред, составленных по близкому к оптимальности плану из индивидуальных химических соединений разных классов, учитывает только самую общую внутреннюю структуру живой системы, основан, прежде всего, на контроле внешних условий и изучении реакций системы. По нашему мнению такой подход может быть обобщен не только на плохо изученные штаммы микроорганизмов, но и для подбора и оптимизации рационов у более организованных живых систем и иные выходы процесса. Это следует из того, что регуляция активности оперонов условиями окружающей среды едина у всех живых организмов /15/.
Частные примеры применения многофакторного поиска
Рассмотрим конкретный пример. Объектом исследований служил штамм Е.соli ВГНКИ 397А/37-14 , продуцент диагностически значимого в ветеринарной микробиологии протективного поверхностного антигена F41. Подобные штаммы вызывают холероподобные диарреи у новорожденных телят и вспышки инфекции в крупных хозяйствах с высоким количеством летальных исходов, принося значительные убытки. Первоначально располагали сывороткой анти-F41, полученной к указанному референс - штамму, которая давала реакцию агглютинации бактериальных клеток при их культивировании на среде Минка /5/ с оценкой (+), на пределе чувствительности. Это медленное (5 - 6 мин) неполное образование мелких зерен из суспензии бактериальных клеток, видимые при небольшом увеличении, и отсутствие агглютинации при культивировании на агаре Хоттингера или кровяном и шоколадном агаре. Максимально возможная оценка агглютинации - (4+) - быстрое (1-2 сек) слипание всех клеток в крупные, видимые невооруженным глазом, быстро восстанавливающиеся после перемешивания конгломераты. Морфологически названный антиген - фимбрии на поверхности клеток - при просмотре в электронном микроскопе не выявляли. Возникло предположение, что ген, ответственный за синтез антигена F41, подвержен регуляции компонентами питательной среды.
Для проведения поиска факторов, влияющих на синтез целевого продукта, был выбран план ОЭ, представленный в таб. 4 и факторы, указанные выше в качестве примера в общей части, по сверхнасыщенной схеме 2-го типа (два фактора в одном столбце, по одному фактору на уровень).
В результате серии экспериментов, поставленных по вышеприведенной схеме, было найдено, что регуляторными факторами для синтеза антигена F41 клетками E coli ВГНКИ 397А/37-14 являются величина рН, концентрации глюкозы и неорганического фосфата. Такую информацию было практически невозможно найти в сериях однофакторных экспериментов, потому что только в экспериментах первой серии по плану таб.5 в №№1-4 ВП отличался от 0. Поскольку ВП - синтез значимого антигена - определяли полуколичественно, в капельной реакции агглютинации со специфической антисывороткой на пределе чувствительности, то в силу низкой точности измерения применять полиномиальную модель было нецелесообразно, что подробно рассмотрено выше.
Кроме этого, наличие практически одинакового ВП в первых 4х экспериментах и ВП = 0 в других (ступенчатое распределение зависимости ВП от № эксперимента, кусочно-непрерывная связь ВП = F(№э)), делает невозможным применение результатов для расчета коэффициентов полиномиальной модели. Построение корреляционной таблицы и применение сериального критерия позволяет наглядно выделить группу сильнодействующих факторов, установить связь между явлениями, оценить надежность сделанных выводов и обоснованно спланировать следующую серию экспериментов. После проведения дополнительных серий многофакторных и однофакторных экспериментов с меньшим количеством подозреваемых факторов была сконструирована плотная питательная среда на основе кислотного гидролизата казеина и дрожжевого экстракта с таким с?/p>