Изучение нитрогеназной системы

Изучение нитрогеназной системы, механизма ее функционирования имеет большое практическое значение. Ведутся поиски биологических методов, с помощью которых можно было бы сделать азот атмосферы более доступным для практических нужд. Большую часть биологически значимого азота дают клубеньковые бактерии — ризобии в симбиозе с бобовыми растениями. Методами генной инженерии можно интенсифицировать азотфиксацию этих бактерий с целью создания более эффективных симбиотических азотфиксаторов. Клубеньковые бактерии содержат значительное количество генов, отвечающих за азотфиксацию в симбиозе с соответствующим растением. К ним относятся непосредственно гены симбиоза, отвечающие за специфичность связывания бактерии с растением, гены собственно азотфиксации, кодирующие синтез нитрогеназы, а также вспомогательные гены, отвечающие за обеспечение процесса энергией, регуляцию и др. Эти гены локализованы как в плазмидах, так и в хромосомах ризобий. Стратегия генно;

Рис. 24.13. Схема механизма фиксации молекулярного азота инженерного конструирования эффективных штаммов клубеньковых бактерий заключается в следующем.

• • Повышение энергетического потенциала клетки. Нитрогеназный комплекс наряду с азотфиксацией катализирует восстановление протонов до молекулярного водорода. Этот процесс энергозависимый и требует расхода АТФ. достигающего более 30% энергии, используемой для азотфиксации. Фермент гидрогеназа способствует утилизации водорода, направляя поток энергии на процесс азотфиксации. Таким образом, экспрессия гена этого фермента создаст благоприятные условия для эффективного усвоения азота.
• • Получение рекомбинантных штаммов, устойчивых к действию азотистых соединений, которые ингибируют процесс образования клубеньков.
• • Получение штаммов с более активным нитрогеназным комплексом.

Другой вариант генно-инженерного конструирования системы азотфиксации относится непосредственно к растениям.

Введение

в геном растительной клетки Ti-плазмид агробактерий так называемой ТДНК является хорошо отработанной процедурой (гл. 31). В ТДНК можно без труда вводить гены микробных клеток, в том числе и кодирующие белки азотфиксации.

Изучение нитрогеназной системы, механизма ее функционирования имеет большое практическое значение. Ведутся поиски биологических подходов, с помощью которых можно было бы сделать азот атмосферы более доступным для практических нужд.