Образование гуминоподобных экзопигментов


Биосинтез внеклеточных темно-коричневых веществ из алифатических соединений в культурах грибов рода Epicoccum и Stachybotrys сразу стал изучаться в связи с проблемой выяснения участия меланиноподобных полимеров грибов в формировании гумусовых веществ почвы. Было показано, что на жидкой среде с аспарагином и глюкозой после использования последней начинается интенсивное образование окрашенных соединений, в результате чего среда приобретает темно-коричневую и даже черную окраску. Но еще раньше в ней обнаруживалась сначала ор- селлиновая, а затем р-оксикоричная кислоты, вслед за которыми появлялся орцин, 2,3,5- триокситолуол, 3,5-диоксибензойная, р-оксибензойная и галловая кислоты. Из культур определенного возраста можно было выделить от 15 до 30 различных фенолов, которые исчезали с появлением полимеров. Предполагают, что образование последних связано с реакциями декарбоксилирования, гидроксилирования, окисления метилов в карбоксигруппы и окислительного разрыва боковых цепей орселлиновой, 2метил-3,5-диоксибензойной и р-оксикоричной кислот, синтез которых был ранее осуществлен из алифатических продуктов разрушения углеводов по шикиматному метаболическому пути. Подобная же картина наблюдалась и в мицелии. Механизм формирования полимеров до конца неясен. Опыты с мечеными фенольными соединениями не обнаружили фенолазной активности ни у Stachybotrys atra, ни у S. chartarum. Специальные исследования с 14С-тирозином показали только очень ограниченное включение этой аминокислоты в полимер. У Epicoccum nigrum такая активность, однако, имелась (в мицелии), но уровень ее был крайне невысок.

В то же время при подщелачивании 3-4-недельных культур до pH 7-8 их окраска быстро становилась красной или красно-коричневой, в связи с чем авторы предположили аутооксидативное образование полимеров (при pH>6) из некоторых фенолов через соответствующие хиноны путем их дальнейшего связывания с другими фенолами и аминокислотами или пептидами в результате реакций сопряжения. Введение в среду для культивирования Е. nigrum некоторых фенолов (кофей- ной, протокатеховой и 3,5-диоксибензойной кислот) в концентрации 0,2-0,3 г/л повышало синтез «гуминовой кислоты» на 70-200%. Использование в качестве единственного источника углерода соломы зерновых или бобовых растений также заметно стимулировало синтез полимера по сравнению с культивированием на глюкозе. Выход гуминоподобных соединений вообще может быть очень высоким. Например, из культуральной жидкости S.chartarum удавалось выделить из 1 л 1-2 г вещества в дополнение к 2-3 г аналогичного клеточного соединения. Эти величины соответствовали примерно 30% биомассы, образовавшейся в 1 л культуральной среды, содержащей исходно 30 г глюкозы [Haider, Martin, 1967; Martin, Haider, 1969, 1971; Martin et al., 1967, Haider et al., 1975b].