Биокатализаторы на основе метилотрофных бактерий и выделенных из них ферментов как распознающие элементы амперометрических биосенсоров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.06, кандидат химических наук Кузнецова, Татьяна Александровна

• Кузнецова, Татьяна Александровна
• кандидат химических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат химических наук Кузнецова, Татьяна Александровна

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Метилотрофия и биотехнология

1.1.2.Особенности метаболизма метилобактерий

1.1.3.Биотехнологический потенциал метилобактерий

1.2. Метанолдегидрогеназа - ключевой фермент метаболизма метилобактерий

1.2.1. Характеристика МДГ

1.2.2. Структура МДГ

1.2.3. Механизм действия МДГ

1.2.4. Пути переноса электронов и протонов от МДГ

1.3. Амперометрические медиаторные биосенсоры

1.3.1. Биосенсоры на основе клеток микроорганизмов

1.3.2.Биосенсоры на основе Р(^С)-дегидрогеназ

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Бактериальные штаммы

2.2. Условия культивирования

2.3. Изучение роста метилобактерий

2.4. Электрохимические измерения

2.4.1. Кислородный биосенсор

2.4.2. Медиаторный биосенсор

2.5.Выделение и очистка МДГ МеШуЬЬа^епит пойи1ат

2.5.1. Разрушение клеток ультразвуком

2.5.2. Фракционирование сульфатом аммония

2.5.3. Анионообменная хроматография

2.5.4. Хроматография на геле гидроксиапатита

2.5.5. Ультрафильтрация и замена буфера

2.5.6. Катионообменная ВЭЖХ

2.6. Характеристика МДГ

2.6.1. Определение активности

2.6.2. Электрофорез в полиакриламидном геле

2.6.3. Определение молекулярной массы белков

2.6.4.Определение изоэлектрической точки р1

2.7. Газовая хроматография

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Физиология роста метилобактерий

3.1.1. Динамика роста метилобактерий

3.1.2. Характеристика физиологических параметров роста метилобактерий

3.1.3. Потребление метанола в динамике роста метилобактерий

3.2. Окисление субстратов метилобактериями в аэробных условиях

3.2.1.Спектр окисляемых субстратов клетками метилобактерий в аэробных условиях

3.2.2. Мониторинг дыхательной активности метилобактерий при хранении

3.2.3. Определение параметров сенсора на основе метилобактерий

3.3. Окисление субстратов клетками и ферментными фракциями метилобактерий в присутствии медиаторов электронного транспорта

3.3.1. Определение активности метилобактерий на разных фазах роста

3.3.2. Эффективность медиаторов электронного транспорта в процессе биоэлектрохимического окисления метанола клетками метилобактерий

3.3.3. Биоэлектрохимическое окисление субстратов клетками и ферментными фракциями метилобактерий в присутствии ферроцена

3.3.3.1. Селективность медиаторных сенсоров на основе метилобактерий

3.3.3.3. Долговременная стабильность сенсоров

3.3.3.4. Калибровочные зависимости медиаторных сенсоров на формальдегид

3.3.4.5. Аналитические и метрологические характеристики медиаторных сенсоров на основе клеток и ферментных фракций метилобактерий

3.4.0чистка и характеристика МДГ Methylobacterium nodularis

3.4.1. Очистка МДГ Mb. nodularis

3.4.2. Характеристика МДГ Mb.nodulans

3.4.2.1. Выбор оптимальных условий хранения МДГ Mb. nodularis

3.4.2.2. Изучение температурной и рН-стабильности МДГ Mb. nodulans

3.4.2.3. Зависимость активности МДГ от рН и температуры

3.4.2.4. Влияние активаторов и ингибиторов на активность МДГ Mb. nodulans

3.4.2.5. Субстратная специфичность МДГ Mb. nodulans

3.5. МДГ Mb. nodulans как биокатализатор амперометрического медиаторного биосенсора

3.5.1. Иммобилизация МДГ Mb. nodulans на поверхности графито-пастового электрода.

3.5.2.3ависимость ответов медиаторного МДГ-сенсора от природы буферного раствора и рН среды

3.5.3. Стабильность медиаторного сенсора на основе иммобилизованной МДГ Mb. nodulans

3.5.4. Определение содержания метанола с помощью медиаторного сенсора на основе иммобилизованной МДГ Mb. nodulans

3.6. Сравнительный анализ характеристик медиаторных биосенсоров

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

А540 - оптическая плотность при длине волны 540 нм

Р(ЗС2 - пирролохинолинхинон

БОБ - додецилсульфат натрия

АО - алкогольоксидаза

ВПК - биологическое потребление кислорода

БСА - бычий сывороточный альбумин

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

ГА - гидроксиапатит

ГЖХ - газо-жидкостная хроматография

ДЭ АЭ - диэтиламиноэтил

ДББХ -2,5-дибром-1,4-бензохинон

ДТТ - дитиотрейтол

ДХФИФ - 2,6-дихлорфенолиндофенол

КОЕ - колониеобразующие единицы

КФБ - калий фосфатный буферный раствор

МДГ - метанолдегидрогеназа

МЭС - 2-(Ы-морфолино)этансульфоновая кислота

НАД(Ф)+ - никотинамидадениндинуклеотид(фосфат), окисленный

НАД(Ф)Н - никотинамидадениндинуклеотид(фосфат), восстановленный

РБФ - рибулозо-1,6-бисфосфат

РМФ - рибулозомонофосфат

Трис - трис[гидроксиметил]аминометан

ПААГ - полиакриламидный гель

ПВП - поливинилпирролидон

ПЭИ - полиэтиленимин

ПХМБ - п-хлормеркурибензоат

ФА- формальдегид

ФАД - флавинадениндинуклеотид

ФАДГ - формальдегиддегидрогеназа

ФМС - феназинметосульфат

ФЦ - ферроцен

ФЭС - феназинэтосульфат

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биокатализаторы на основе метилотрофных бактерий и выделенных из них ферментов как распознающие элементы амперометрических биосенсоров»

ВВЕДЕНИЕ

Аэробные метилобактерии, использующие метанол, и другие окисленные или замещенные производные метана в качестве источников углерода и энергии, составляют особую физиологическую группу микроорганизмов, обладающих уникальной способностью строить клеточные компоненты из восстановленных С1-соединений (Троценко с соавт., 2010). Метилобактерии все более активно используются в промышленной биотехнологии, где одним из ключевых факторов, определяющих стоимость продукта, является природа и цена источника углерода. Метанол, являясь доступным непищевым сырьем, служит источником углерода при культивировании продуцентов кормового белка, для биотехнологических процессов производства биоразлагаемых полимеров, биопротектора - эктоина и других продуктов биосинтеза (Троценко и Торгонская 2012).

Для эффективного ведения биотехнологических процессов требуется постоянный мониторинг потребления исходного субстрата и образования интермедиатов. В последнее десятилетие для непрерывного аналитического контроля биотехнологических процессов все более активно применяют биосенсоры (Решетилов 2005; Bäcker et al., 2011), которые характеризуются простотой, низкой стоимостью, экспрессностью и высокой чувствительностью, в отличие от стандартных методов определения С1-соединений. Большинство биосенсоров основаны на электрохимическом типе детекции и содержат клетки или ферменты в качестве биокатализатора (Su et al., 2011). Значительный прогресс в создании амперометрических биосенсоров стал возможен благодаря использованию в них медиаторов - соединений, способных к переносу электронов от активных центров ферментов на электрод. Медиаторы электронного транспорта могут взаимодействовать не только с выделенными ферментами in vitro, но и с внутриклеточными ферментами in vivo.

Ключевым фактором переноса электронов на электрод является мембранная локализация дегидрогеназ, связанных с ферментами дыхательной цепи бактерий. Наиболее часто в качестве биокатализаторов в медиаторных биосенсорах используют уксуснокислые бактерии рода Gluconobacter, обладающие активностями основных ферментов катаболизма углеводов и спиртов - пирролохинолинхинон (Р(3<3)-зависимых альдоз- и алкогольдегидрогеназ, взаимодействующих с медиаторами переноса электронов (Tkac et al., 2009; Инджгия с соавт., 2011). Перспективными биокатализаторами для разработки биосенсоров могут служить клетки метилобактерий, которые, подобно уксуснокислым бактериям, имеют периплазматическую локализацию PQQ- дегидрогеназ (Goodwin and Anthony 1995). Основным ферментом первичного С i-метаболизма у метилотрофных прокариот является периплазматическая PQQ-метанолдегидрогеназа

(МДГ, КФ 1.1.2.7), катализирующая окисление метанола до формальдегида (ФА) и передающая электроны на специфический кислый цитохром cl (Гвоздев и др. 2012). Кофактор PQQ, прочно связанный с апоферментом, катализирует рН-зависимую двухэлектронную/протонную реакцию окисления метанола при относительно низких положительных потенциалах, что выгодно отличает МДГ от НАД-зависимой алкогольдегидрогеназы (КФ 1.1.1.1). Важным преимуществом МДГ является независимость реакции от кислорода, в отличие от ФАД-алкогольоксидазы дрожжей (КФ 1.1.3.13) (Ikeda and Капо 2003; Misra et al., 2012). Способность окислять токсичные одноуглеродные соединения делает возможным использование этих бактерий в качестве биокатализаторов при создании амперометрических биоаналитических систем мониторинга уровня Ci- соединений. Следует отметить, что взаимодействие ферментных систем метилобактерий in vivo с искусственными акцепторами электронов ранее практически не исследовалось.

Цель и задачи исследования. Цель данной работы - изучение биокаталитических свойств клеток и ферментов аэробных метилобактерий как основы функционирования амперометрического медиаторного биосенсора для определения содержания Ci-соединений. Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

1. Определение основных физиологических параметров роста метилобактерий как потенциальных биокатализаторов при разработке амперометрических биосенсоров.

2. Оценка биокаталитических свойств метилобактерий в условиях аэробного окисления субстратов с помощью амперометрической биосенсорной системы на основе кислородного электрода.

3. Изучение биоэлектрохимического окисления метанола клетками метилобактерий в зависимости от фазы роста при использовании в качестве медиаторов электронного транспорта редокс-соединений разных классов и определение их эффективности.

4. Определение аналитических и метрологических параметров амперометрического медиаторного биосенсора при использовании клеток, цитоплазматических и мембранных фракций метилобактерий в качестве биокатализаторов.

5. Выделение, очистка и характеристика МДГ; разработка на ее основе амперометрического медиаторного биосенсора для количественного определения метанола.

Научная новизна.

Впервые показана возможность переноса электронов в биоэлектрохимических системах «метанол - клетки метилобактерий - медиаторы электронного транспорта -

электрод» и определены индексы эффективности медиаторов 2,6-дихлорфенолиндофенола (ДХФИФ), ферроцена (ФЦ), 2,5-дибром-п-бензохинона (ДББХ).

Выявлен эффект изменения субстратной специфичности при окислении спиртов различного строения, ФА и метановой кислоты клетками, цитоплазматическими и мембранными фракциями метилобактерий в присутствии ФЦ. Мембранные фракции Methylobacterium dichloromethanicum в данных условиях специфичны к ФА, что имеет существенное значение при создании селективных биосенсорных систем для анализа многокомпонентных смесей.

Впервые очищена и охарактеризована МДГ Methylobacterium nodularis. Установлено, что фермент является димером (м. м. нативного белка ~ 70 кДа), состоящим из большой (60 кДа) и малой (6 кДа) субъединиц, PQQ- зависимым белком, с pi - 8,7 и константой Михаэлиса к метанолу Км = 70 мкМ. Фермент обладает высокой стабильностью при хранении.

Модификация графито-пастовых электродов гидроксиапатитом (ГА) приводила к увеличению тока биоэлектрохимического окисления метанола иммобилизованной МДГ в присутствии ФЦ, не влияя на окислительно-восстановительные свойства медиатора.

Практическая значимость.

Комплексный подход по оценке биокаталитических свойств метилобактерий с использованием методов, применяемых в биосенсорной области, а также анализ и обобщение полученных результатов выявили способность метилобактерий участвовать в биоэлектрохимическом окислении С1-соединений в присутствии акцепторов электронов, что может быть использовано в качестве научной основы при разработке высокочувствительных и экспрессных электрохимических биосенсоров для количественного определения метанола и ФА.

Разработан макет биосенсорного анализатора на основе графито-пастового электрода с иммобилизованной МДГ Mb. nodularis и медиатора - ФЦ для определения концентрации метанола в культуральной среде метилобактерий при ведении биотехнологических процессов. Полученные результаты подтверждают возможность применения действующего макета биосенсорного анализатора как прототипа опытных образцов приборов для серийного освоения и применения.

Результаты работы внедрены в учебный процесс: поставлена новая лабораторная работа «Определение рабочих параметров функционирования амперометрического медиаторного биосенсора на основе клеток и мембранной фракции метилобактерий» по курсам «Биосенсоры» и «Биотехнология защиты окружающей среды» для студентов специальностей 020100 Химия и 240901 Биотехнология.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на VII Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 19-22 марта 2013 г.) {диплом за IIIместо, медаль конкурса); Всероссийских конференциях с элементами научной школы для молодежи «Экотоксикология» (Тула, 2010, 2011 и 2012 гг. (диплом победителя конкурса)); Общероссийской студенческой научной конференции «Студенческий научный форум 2011» (15 - 20 февраля 2011 г.); 14-ой международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 19-23 апреля 2010 г.); VI Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 21-25 марта 2011 г.) {диплом, медаль конкурса)-, Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биологический мониторинг природно-техногенных систем» (Киров, 29-30 ноября 2011 г.), Всероссийской с международным участием школе-конференции молодых ученых «Биология будущего: традиции и новации» (Екатеринбург, 1-5 октября 2012 г.), Международной научной конференции «Достижения и перспективы развития биотехнологии» (Саранск, МГУ им. Н.П. Огарева, 3-5 октября 2012 г.).

По теме диссертации опубликованы 4 статьи в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий ВАК и 12 сообщений в форме тезисов и материалов конференций.

Место проведения работы. Экспериментальная часть работы выполнялась на кафедрах Химии и Биотехнологии ЕНФ «ТулГУ», а также в лаборатории радиоактивных изотопов ИБФМ им. Г.К. Скрябина РАН в рамках проектов ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2013 г) (ГК № 02.740.11.0296, ГК № П551) и РФФИ (грант 11-04-97544-р_центр_а). Автор работы является победителем конкурса Программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса», реализуемой Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в 2012 г. (г. Тула), госконтракт № 11419р/17125.

Заключение диссертации по теме «Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)», Кузнецова, Татьяна Александровна

выводы

1. Определены физиологические параметры роста трех штаммов аэробных метилобактерий как перспективных биокатализаторов амперометрических биосенсоров. Наиболее эффективным деструктором метанола является Methylovorus mays, который характеризуется максимальными показателями: удельной скорости роста - 0,33±0,02 ч"1; выхода биомассы - 14±2 г/л; метаболическим и экономическим коэффициентами - 8,33-Ю"5 и 6,25, соответственно, а также скоростью потребления метанола v = 0,018 % об.-ч"1.

2. Установлено, что исследуемые метилобактерии проявляют максимальную биоэлектрохимическую активность в фазе экспоненциального роста в присутствии ферроцена как медиатора электронного транспорта. Максимальные ответы медиаторных сенсоров на основе метилобактерий получены на формальдегид (112%), метанол (100%) и его гомологи: этанол, пропанол-1, бутанол-1 - 88%, 78 %, 77 %, соответственно, что согласуется с данными окисления субстратов в аэробных условиях.

3. Впервые показано, что искусственные акцепторы электронов - ферроцен (ФЦ), 2,6-дихлорфенолиндофенол (ДХФИФ) и 2,5-дибром-п-бензохинон (ДББХ), могут функционировать в биоэлектрохимических системах «метанол - метилобактерии -медиатор - электрод». Определены ряды эффективности медиаторов переноса электронов: для биосенсоров на основе М. mays - ФЦ

4. Выявлено, что биосенсор на основе клеток М. mays обладал хорошей операционной стабильностью (Sr = 4,2%, Р = 0,95, п = 15); биосенсор на основе мембранных фракций Mb. dichloromethanicum обеспечивал селективное определение формальдегида, тогда как биосенсор на основе метанолдегидрогеназы Mb. nodularis имел наилучшие показатели чувствительности к метанолу (7200±300 нА/мМ) и долговременной стабильности (потеря активности за 10 сут не превышала 12 %).

5. Метанолдегидрогеназа Mb. nodulans впервые очищена до электрофоретически гомогенного состояния и охарактеризована. М. м. нативного белка ~ 70 кДа, состоит из большой (60 кДа) и малой (6 кДа) субъединиц, pi - 8,7, рН - оптимум активности в пределах 9-10, обладает наибольшим сродством к метанолу (Км = 70 мкМ) и высокой стабильностью. Иммобилизованный фермент использовали для амперометрической детекции метанола в линейном диапазоне от 0,0135 до 0,5 мМ, с пределом обнаружения - 4,5 мкМ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Кузнецова, Татьяна Александровна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алферов, В А. Эффективность медиаторов электронного транспорта при электрокаталитическом окислении субстратов иммобилизованными бактериями / В.А. Алферов, Е.Е. Бабкина, О.Н. Понаморева, И.В. Российская, Е.В. Чубарова, И.В. Блохин, А.Н. Решетилов // Известия ТулГУ. Сер. Химия. - 2004. - Т. 4. - С. 104-112.

2. Алферов, В.А. Электрохимический сенсор на основе алкогольоксидазы для экспресс-определения содержания низших спиртов / В.А. Алферов, М.Г. Зайцев, О.Н. Понаморева, Т.А. Кузнецова, Т.В. Рогова, А.Н. Решетилов // Журн. аналит. химии. - 2011. - Т. 66. - № 12.-С. 1322-1329.

3. Бабкина, Е.Е. Медиаторный биосенсор на основе дрожжевых клеток Debaryomyces hansenii для определения БПК / Е.Е. Бабкина, В.А. Арляпов, А.Н. Беленьких, В.А. Алферов // Известия ТулГУ. Естественные науки. - 2011. -№3. - С. 199-209.

4. Беркли, Р. Определитель бактерий Берджи в 2 томах. Том 1 / Р. Беркли, Э. Бок, Д. Бун, Д. Бреннер, J1.B. Васильева, Ф. Видель, У. Грант, М. Гудфеллоу, Д. Джоунз, Г.А. Заварзин, С. Камминз, Р. Кастенхольц и др. Пер. с англ. Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Смита, Дж. Стейли, С. Уильямса. - М.: Мир, 1997. - 432 е., ил.

5. Варфоломеев, С.Д. Биокинетика: Практический курс / С.Д. Варфоломеев и Г.К. Гуревич. - М.: Фаир-Пресс, 1999. - 720 с.

6. Гвоздев, А.Р. Хиноновые алкогольдегидрогеназы и FAD-алкогольоксидазы / А.Р. Гвоздев, И.А. Тухватуллин, Р.И. Гвоздев // Биохимия. - 2012. -№ 8. - С. 1017-1032.

7. Доронина, Н.В. Уровни ассимиляции углекислоты у бактерий с различными путями Ci-метаболизма / Н.В. Доронина и Ю.А. Троценко // Микробиология. - 1984. - Т. 53. - № 6.-С. 885-889.

8. Доронина, Н.В. Биоразнообразие и таксономия аэробных метилобактерий // Автореф. дисс. докт. биол. наук. Пущино, 1999. - 32 с.

9. Доронина, Н.В. Methylovorus mays - новый вид аэробных облигатных метилобактерий, ассоциированных с растениями / Н.В. Доронина, J1.B. Кудинова, Ю.А. Троценко // Микробиология. - 2000. - Т. 69. - С. 712-716.

10. Инджгия, Е. Микроорганизмы рода Gluconobacter в процессах биоэлектрокатализа / Е. Инджгия, С. Алферов, В. Алферов. - LAP Lambert Academic Publishing Gmbh & Co, 2011.- 196 е.: ил.

11. Казаков, Д.А. Моделирование биодеградации метана / Д.А. Казаков, В.В. Вольхин, А.И. Нечаев, Д.В. Торхов // Учен. зап. Казан, ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2008. - Т. 150. -С. 91-97.

12. Капаруллина, E.H. Метаболизм метанола у ризосферного фитосимбионта Methylobacterium nodularis / E.H. Капаруллина, T.B. Быкова, Д.Н. Федоров, Н.В. Доронина, Ю.А. Троценко // Микробиология. - 2011. Т. 80. - №6. - С. 847-849.

13. Перт, С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток / Под. ред. И.Л. Работновой. Пер. с англ. Т.А. Петровой и И.Н. Позмоговой. - М.: Мир, 1978. -332 с.

14. Плеханова, Ю.В. Аэробные метилобактерии как основа биосенсора для детекции дихлорметана / Ю.В. Плеханова, Ю.Е. Фирсова, Н.В. Доронина, Ю.А. Троценко, А.Н. Решетилов // Прикл. биохим. микробиол. - 2013. - Т. 49. - № 2. - С. 203-208.

15. Понаморева, О.Н. Биосенсоры. Принципы функционирования и практическое применение / О.Н. Понаморева, А.Н. Решетилов, В.А. Алферов. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2007.-255 с.

16. Понаморева, О.Н. Биосенсоры и биотопливные элементы / О.Н. Понаморева, В.А. Арляпов, А.Н. Решетилов, В.А. Алферов. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2010а. - 255 с.

17. Понаморева, О.Н. Эффективность биоэлектрокаталитического окисления этанола целыми клетками и мембранной фракцией бактерий Gluconobacter oxydans в присутствии медиаторов ферроценового ряда // О.Н. Понаморева, Е.Ю. Инджгия, В.А. Алферов, А.Н. Решетилов//Электрохимия.-20106.-Т. 46-№ 12.-С. 1503-1508.

18. Решетилов, А. Н. Микробные, ферментные и иммунные биосенсоры для экологического мониторинга и контроля биотехнологических процессов / А.Н. Решетилов // Прикладная биохимия и микробиология. - 2005. - Т. 41. - № 5. - С. 504-513.

19. Соколов, А.П. Циклический путь окисления формальдегида у Pseudomonas oleovorans / А.П. Соколов и Ю.А. Троценко // Микробиология. - 1977. - Т. 46. - С. 11-19.

20. Соколов, А.П. Характеристика метанолдегидрогеназ ограниченно-факультативного и облигатного метилотрофов / А.П. Соколов, H.H. Говорухина, Ю.А. Троценко // Биохимия. - 1989.-Т. 54. - № 5. - С. 811-815.

21. Тарасевич, М.Р. Электрохимические биосенсоры / М.Р. Тарасевич, В.А. Богдановская, Г.В. Жутаева // Электрохимия. - 1993. - Т. 296. -№12. - С. 1554-1560.

22. Тернер, Э. Биосенсоры: основы и приложения / Под. ред. Э. Тернера И. Карубе, Дж. Уилсона. Пер. с англ. И. Г. Абидора. - М.: Мир, 1992. - 615 с.

23. Троценко, Ю.А. Биология аэробных метилобактерий - деструкторов галометанов / Ю.А. Троценко и Н.В. Доронина // Микробиология. - 2003. - Т. 72. - № 2. - С. 149-160.

24. Троценко, Ю.А. Аэробная биодеградация дихлорметана: структурно-функциональные аспекты / Ю.А. Троценко и M.JI. Торгонская // Прикл. биохим. микробиол. - 2009. - Т. 45. - № 3. - С. 261-276.

25. Троценко, Ю. А. Аэробные метилобактерии / Ю.А. Троценко, Н.В. Доронина, M.J1. Торгонская. Ред. В.Ф. Гальченко. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2010. - 325 с.

26. Троценко, Ю. А. Аэробные метилотрофы - перспективные объекты современной биотехнологии / Ю.А. Троценко и M.JT. Торгонская // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. - 2012. - Т. 5. — № 3. - С. 243-279.

27. Фадеева, В.И. Основы аналитической химии. Задачи и вопросы: Учебное пособие

для вузов / В.И. Фадеева, Ю.А. Барбалат, А.В. Герман и др. Под ред. Ю.А. Золотова. - М.: Высш. шк., 2002. - 412 с.

28. Чигринова, Е.Ю. Влияние электронных эффектов заместителей в молекулах ферроценов на их медиаторные свойства в биосенсоных системах на основе бактерий Gluconobacter oxydans / Е.Ю. Чигринова, Е.Е. Бабкина, Е.Н. Иськив, В.А. Алферов, О.Н. Понаморева, A.M. Воронин // Известия ТулГУ. Естественные науки. - 2008 - Вып. 2 - С. 238-245.

29. Чигринова, Е.Ю. Микробные сенсоры на основе производных ферроцена и бензохинона, применяемых в качестве медиаторов / Е.Ю. Чигринова, Е.Е. Бабкина, О.Н. Понаморева, В.А. Алферов, А.Н. Решетилов // Сенсорные системы. 2007.-Т. 21. - С. 263269.

30. Шлегель, Г. Общая микробиология / Под ред. Е.Н. Кондратьевойю. Пер. с нем. JI.B. Алексеевой, Г.А. Куреллы, Н.Ю. Несытовой. - М.: Мир, 1987. -567 с.

31. Adachi, О. Purification and properties of methanol dehydrogenase and aldehyde dehydrogenase from Methylobacillus glycogens / O. Adachi, K. Matsushita, E. Shinagawa, M. Ameyama // Agric. Biol. Chem. - 1990. - V. 54. - P. 3123-3129.

32. Afolabi, P.R. Site-directed mutagenesis and X-ray crystallography of the PQQ-containing quinoprotein methanol dehydrogenase and its electron acceptor, cytochrome cL / P.R. Afolabi, F. Mohammed, K. Amaratunga, O. Majekodunmi, S.L. Dales, R. Gill, D. Thompson, J.B. Cooper, S.P. Wood, P.M. Goodwin, C. Anthony // Biochemistry. - 2001. - V. 40. - P. 9799-9809.

33. Amaratunga, K. The methanol oxidation genes mxaFJGIR(S) ACKLD in Methylobacterium extorquens / K. Amaratunga, P.M. Goodwin, C.D. O'Connor, C. Anthony // FEMS Microbiol. Lett. - 1997. - V. 146. - P. 31- 38.

34. Anthony, C. The microbial oxidation of methanol / C. Anthony and L.J. Zatman // Biochem. J. - 1964. - V.92. -P.614-621.

35. Anthony, C. The biochemistry of methylotrophs / C. Anthony. - London and New York: Academic Press, 1982. - 251 p.

36. Anthony, C. Bacterial oxidation of methane and methanol / C. Anthony //Adv. Microb. Physiol. - 1986. -У. 27. - P.l 13-210.

37. Anthony C. Quinoproteins and energy transduction / In: C. Anthony (Ed.) Bacterial Energy Transduction. - London: Academic Press, 1988. - pp. 293- 316.

38. Anthony, C. The structure of bacterial quinoprotein dehydrogenases / C. Anthony // Int. J. Biochem. - 1992a. - V.24. - P. 29-39.

39. Anthony, C. The c-type cytochromes of methylotrophic bacteria / C. Anthony // Biochim. Biophys. Acta.- 1992b.-V. 1099.-P. 1-15.

40. Anthony, C. Quinoprotein-catalysed reactions / C. Anthony // Biochem. J. - 1996. - V.320. -P. 697-711.

41. Anthony, C. The structure and function of the PQQ-containing quinoprotein

dehydrogenases / C. Anthony and M. Ghosh // Progress in Biophysics & Molecular Biology. -1998.-V. 69.-P. 1-21.

42. Anthony, C. Methanol dehydrogenase, a PQQ-containing quinoprotein dehydrogenase / C. Anthony // Sub-Cell. Biochem. - 2000. - V. 35. - P. 73-118.

43. Anthony, C. The structure and mechanism of methanol dehydrogenase / C. Anthony and P. Williams // Biochim. Biophys. Acta. - 2003. - V. 1647. - P. 18-23.

44. Anthony, C. The quinoprotein dehydrogenases for methanol and glucose / C. Anthony // Arch. Biochem. Biophys. - 2004. - V. 428. - № 1 - P. 2-9.

45. Avezoux, A. The role of the novel disulphide ring in the active site of the quinoprotein methanol dehydrogenase from Methylobacterium extorquens / A. Avezoux, M.G. Goodwin, C. Anthony // Biochem. J. - 1995. - V. 307. - P. 735- 741.

46. Babkina, E. Bioelectrocatalytic oxidation of glucose by immobilized bacteria Gluconobacter oxydans. Evaluation of water-insoluble mediator efficiency // E. Babkina, E. Chigrinova, O. Ponamoreva, V. Alferov, A. Reshetilov // Electroanalysis. - 2006. - V. 18. - P. 2023-2029.

47. Bäcker, M. Electrochemical sensor array for bioprocess monitoring / M. Bäcker, L. Delle, A. Poghossian, M. Biselli, W. Zang, P. Wagner, M. J. Schöning // Electrochimica Acta. - 2011. -V.56.-P. 9673- 9678.

48. Blake C.C.F. The active site of methanol dehydrogenase contains a disulphide bridge between adjacent cysteine residues / C.C.F. Blake, M. Ghosh, K. Harlos, A. Avezoux, C. Anthony // Nat. Struct. Biol. - 1994. - V. 1. - № 2. - P. 102- 105.

49. Boden, R. Purification and characterization of dimethylsulfide monooxygenase from Hyphomicrobium sulfonivorans II R. Boden, E. Borodina, A.P. Wood, D.P Kelly, J.C. Murreil, H. Schafer//J. Bacteriol. - 2011. - V. 193,-№5.-P. 1250-1258.

50. Bystrykh, L.V. Tetrazolium-dye-linked alcohol dehydrogenase of the methylotrophic actinomycete Amycolatopsis methanolica is a three-component complex / L.V. Bystrykh, N.I. Govorukhina, L. Dijkhuizen, J.A. Duine // Eur. J. Biochem. - 1997. - V. 247. - P. 280-287.

51. Chang, A.K. Purification and characterization of two forms of methanol dehydrogenases from a marine methylotroph / A.K. Chang, C.Y. Lim, S.W. Kim, H.J. You, K.S. Hahm, S.M. Yoon, J.K. Park, J.S. Lee // J. Basic Microbiol. - 2002. - V. 42. - P. 238-245.

52. Chaubey, A. Mediated biosensors. Review / A. Chaubey and B. D. Malhotra // Biosensors & Bioelectronics. - 2002. - V. 17. - P. 441-456.

53. Chen, Z.-W. Structure at 1.9 Ä resolution of a quinohemoprotein alcohol dehydrogenase from Pseudomonas putida HK5 / Z.-W. Chen, K. Matsushita, T. Yamashita, T. Fujii, H. Toyama, O. Adachi, H. Bellamy, F.S. Mathews // Structure. - 2002. - V. 10. - P. 837-849.

54. Chistoserdova, L. Methylotrophy in Methylobacterium extorquens AMI from a genomic point of view / L. Chistoserdova, S.-W. Chen, A. Lapidus, M. E. Lidstroml // Journal of bacteriology.-2003.-V. 185.-№ 10.-P. 2980-2987.

55. Chistoserdova, L. Identification of a fourth formate dehydrogenase in Methylobacterium extorquens AMI and confirmation of the essential role of formate oxidation in methylotrophy / L. Chistoserdova, G.J. Crowther, J.A. Vorholt, E. Skovran, J.C. Portais, M.E. Lidstrom // Journal of Bacteriology. - 2007. - V. 189. - № 24. P. - 9076-9081.

56. Chistoserdova, L. Modularity of methylotrophy, revisited. Minireview / L. Chistoserdova // Environ. Microbiol.-201 l.-V. 13.-№ 10.-P. 2603-2622.

57. Connor, M.P. Tissue- and microbe-based electrochemical detectors for liquid chromatography / M.P. Connor, J. Wang, W. Kubiak, M.R. Smyth // Anal. Chim. Acta. - 1990. -V.229. - P.139-143.

58. Dales, S.L. The interaction of methanol dehydrogenase and its cytochrome electron acceptor / S.L. Dales and C. Anthony // Biochem. J. - 1995. - V. 312. - P. 261- 265.

59. Davis, G. Bioelectrochemical fuel cell and sensor based on a quinoprotein, alcohol dehydrogenase / G. Davis, H.A.O. Hill, W.J. Aston, I.J. Higgins, A.P.F. Turner // Enzyme Microb. Technol. - 1983. - V. 5. - № 5. - P. 383-388.

60. Day, D.J. Methanol dehydrogenase from Methylobacterium extorquens AMI / D.J. Day and C. Anthony // Methods Enzymol. - 1990. - V. 188. - P. 210-216.

61. De Vries, G.E. Physiology and genetics of methylotrophic bacteria / G.E. De Vries, U. Kues, U. Stahl // FEMS Microbiol. Rev. - 1990. - V. 75. - P. 57-102.

62. Dhall, P. Quick and reliable estimation of BOD load of beverage industrial wastewater by developing BOD biosensor / P. Dhall, A. Kumar, A. Joshi , T. K. Saxsena, A. Manoharan, S. D. Makhijani, R. Kumar // Sens. Actuators B. - 2008. - V. 133. - P. 478^83.

63. Dijkhuizen, L. Methanol metabolism in thermotolerant methylotrophic Bacillus sp. / L. Dijkhuizen, N. Arfman In Andreesen J.R., Bowien B. (ed.) Microbial growth on Ci-compounds // FEMS Microbiol. Revs. - 1990. - V. 87. - P. 215-219.

64. Dijkstra, M. Methanol oxidation under physiological conditions using methanol dehydrogenase and a factor isolated from Hyphomicrobium X / M. Dijkstra, J. Frank, J.A. Duine // FEBS Lett. - 1988. - V. 227. - № 2. - P. 198- 202.

65. Doronina, N.V. Isolation and characterization of a new facultatively methylotrophic bacterium: description of Methylorhabdus multivorans, gen. nov., sp. nov / N.V. Doronina, S.A. Braus-Stromeyer, T. Leisinger, Yu.A. Trotsenko //System. Appl. Microbiol. - 1995. - V. 18. - P. 92-98.

66. Duine, J.A. Purification and properties of methanol dehydrogenase from Hyphomicrobium X / J.A. Duine, J. Frank, J. Westerling // Biochim. Biophys. Acta. - 1978. - V. 524. - № 2. - P. 277-287.

67. Duine, J.A. Studies on methanol dehydrogenase from Hyphomicrobium X / J.A. Duine and J. Frank//Biochem. J. - 1980,-V. 187.-P. 213-219.

68. Duine, J.A. Quinoproteins, enzymes with pyrrolo-quinoline quinone as cofactor / J.A. Duine and J.A. Jongejan //Annu. Rev. Biochem. - 1989. -V. 58. - P. 403-426.

69. Durand, F. Designing a highly active soluble PQQ-glucose dehydrogenase for efficient glucose biosensors and biofuel cells / F. Durand, C. Stines-Chaumeil, V. Flexer, I. Andre, N. Mano // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2010. - V. 402. - № 4. - P. 750-754.

70. Flexer, V. Efficient direct electron transfer of PQQ-glucose dehydrogenase on carbon cryogel electrodes at neutral pH / V. Flexer, F. Durand, S. Tsujimura, N. Mano // Anal Chem. -2011. - V. 83. - № 14. - P. 5721-5727.

71. Frank, J. Kinetic and spectral studies on the redox forms of methanol dehydrogenase from Hyphomicrobium X / J. Frank, M. Dijkstra, J.A. Duine, C. Balny // Eur. J. Biochem. - 1988. - V. 174.-P. 331-338.

72. Frank, J. On the mechanism of inhibition of methanol dehydrogenase by cyclopropane-derived inhibitors / S.H. van Krimpen, P.E.J.Verwiel, J.A. Jongejan, A.C. Mulder, J.A. Duine // Eur. J. Biochem. - 1989.-V.184.-P. 187- 195.

73. Frank, J. Methanol dehydrogenase from Hyphomicrobium X / J. Frank and J.A. Duine // Methods Enzymol. - 1990. - V. 188. - P. 202 - 209.

74. Ghosh, R. Phenazine ethosulfate as a preferred electron acceptor to phenazine methosulfate in dye-linked enzyme assays / R. Ghosh and J.R. Quayle // Anal Biochem. - 1979. - V. 99. - № l.-P. 112-117.

75. Ghosh, R. Purification and properties of the methanol dehydrogenase from Methylophilus methylotrophus / R. Ghosh and J.R. Quayle // Biochem. J. - 1981. - V. 199. - P. 245 - 250.

76. Ghosh, M. The refined structure of the quinoprotein methanol dehydrogenase from Methylobacterium extorquens at 1.94 A / M. Ghosh, C. Anthony, K. Harlos, M.G. Goodwin, C.C.F. Blake // Structure. - 1995. - V. 3. - P. 177- 187.

77. Goodwin, P. The biosynthesis of periplasmic electron transport proteins in methylotrophic bacteria/P.M. Goodwin and C. Anthony // Microbiology. - 1995. -V. 141. - P. 1051-1064.

78. Goodwin, M.G. Characterisation of a novel methanol dehydrogenase containing barium instead of calcium / M.G. Goodwin and C. Anthony // Biochem. J. - 1996. - V. 318. - P. 673679.

79. Goodwin, M.G. The biochemistry, physiology and genetics of PQQ and PQQ-containing enzymes / P.M. Goodwin and C. Anthony // Adv. Microb. Physiol. - 1998. - V. 40. - P. 1- 80.

80. Grosse, S. Purification and properties of methanol dehydrogenase from Methylocystis sp. GB 25 / S. Grosse, K.-D. Wendlandt, H.-P. Kleber // J.Basic Microbiol. - 1997. - V. 37. - № 4. -P.269 - 279.

81. Grosse, S. Purification and properties of methanol dehydrogenase from Methylosinus sp. WI 14 / S. Grosse, C. Voigt, K.-D. Wendlandt, H.-P. Kleber // J. Basic Microbiol. - 1998. - V. 38. -№ 3. - P. 189-196.

82. Gulce, H. A new amperometric enzyme electrode for alcohol determination / H. Gulce, A. Gulce, M. Kavanoz, H. Co§kun, A. Yildiz // Biosens. Bioelectron. - 2002. - V. 17. - № 6-7. - P. 517-521.

83. Habermiiller, K. Electron-transfer mechanisms in amperometric biosensors / K. Habermiiller, M. Mosbach, W. Schuhmann // J. Anal. Chem. - 2000. - V. 366. - P. 560-568.

84. Hadjipetroul, L.P. Effect of Ferricianide on Energy Production by Escherichia coli / L.P. Hadjipetroul, T. Gray-Young, M.D. Lilly. // J. gen. Microbiol. - 1966. - V. 45. - P. 479-488.

85. Hektor, H.J., Nicotinoprotein methanol dehydrogenase enzymes in gram-positive methylotrophic bacteria / H.J. Hektor, H. Kloosterman, L. Dijkhuizen // J. Molecular Catalysis B: Enzymatic. - 2000. - V. 8. - P. 103-109.

86. Henrysson, T. A microbial biosensor system for dihalomethanes / T. Henrysson and B. Mattiasson // Biodégradation. - 1993. - V. 4. - P. 101-105.

87. Hofer, M. Characterization and Engineering of a Novel Pyrroloquinoline Quinone Dependent Glucose Dehydrogenase from Sorangium cellulosum So ce56 / M. Hofer, K. Bônsch, T. Greiner-Stôffele, M. Ballschmiter // Mol Biotechnol. - 2010. - V. 47. - P. 253-261.

88. Ikeda, T. Whole-cell enzyme electrodes based on mediated bioelectrocatalysis / T. Ikeda, K. Matsuyama, D. Kobayashi, F. Matsushita // Biosci. Biotech. Biochem. - 1992. - V. 56. - № 8. -P. 1359-1360.

89. Ikeda, T. Measurements of oxidoreductase-like activity of intact bacterial cells by an amperometric method using a membrane-coated electrode / T. Ikeda, T. Kurosaki, K. Takayama, K. Kano // Anal. Chem. - 1996. - V. 68. - P. 192.

90. Ikeda, T. Electrocatalytic properties of Acetobacter aceti cells immobilized on electrode for the quinone-mediated oxidation of ethanol / T. Ikeda, K. Kato, M. Maeda, H. Tatsumi, K. Kano, K. Matsushita // J. Electroanal. Chem. - 1997. - V. 403. - P. 197-204.

91. Ikeda, T. An Electrochemical Approach to the Studies of Biological Redox Reactions and Their Applications to Biosensors, Bioreactors, and Biofuel Cells / T. Ikeda and K. Kano // Biosci Bioeng J. - 2001. - V. 92. - № 1. - P. 9-18.

92. Ikeda, T. Bioelectrocatalysis-based application of quinoproteins and quinoprotein-containing bacterial cells in biosensors and biofuel cells / T. Ikeda and K. Kano // Biochim. Biophys. Acta.-2003.-V. 1647.-№ 1-2.-P. 121-126.

93. Jourand, P. Methylobacterium nodularis sp. nov., for a group of aerobic, facultatively methylotrophic, legume root-nodule-forming and nitrogen-fixing bacteria / P. Jourand, E. Giraud, G. Bena, A. Sy, A. Willems, M. Gillis, B. Dreyfus, P. de Lajudie // Int J Syst Evol Microbiol. -2004. - V.54. - Pt 6. - P. 2269-2273.

94. Jourand, P. Role of methylotrophy during symbiosis between Methylobacterium nodularis and Crotalariapodocarpa / P. Jourand, A. Renier, S. Rapior, S.M. de Faria, Y. Prin, A. Galiana, E. Giraud, B. Dreyfus // Molecular Plant-Microbe Interactions. - 2005. - V. 18. - № 10. -P.1061-1068.

95. Kalyuzhnaya, M.G. Characterization of a novel methanol dehydrogenase in representatives of Burkholderiales: implications for environmental detection of methylotrophy and evidence for convergent evolution / M.G. Kalyuzhnaya, K.R. Hristova, M.E. Lidstrom, L. Chistoserdova // J.

Bacteriol. - 2008. - V. 190. - P. 3817-3823.

96. Kaserer, H. The oxidation of hydrogen and methane by microorganisms / H. Kaserer // Zbl. Bact. Parasitenk. - 1906. -V. 15. - P. 573-576.

97. Katrlik, J. Mediator type of glucose microbial biosensor based on Aspergillus niger / J. Katrlik, R. Brandsteter, J. Svorc, M. Rosenberg, S. Miertus // Analitica Chimica Acta. - 1997. -V. 356.-P. 217-224.

98. Katrlik, J. A novel microbial biosensor based on cells of Gluconobacter oxydans for the selective determination of 1,3-propanediol in the presence of glycerol and its application to bioprocess monitoring / J. Katrlik, I. Vostiar, J. Sefcovicova, J. Tkac, V. Mastihuba, M. Valach, V. Stefuca, P. Gemeiner // Anal. Bioanal. Chem. - 2007. - V. 388. - P. 287-295.

99. Kayser, M.F. Dichloromethane metabolism and C(l) utilization genes in Methylobacterium strains / M.F. Kayser, Z. Ucurum, S. Vuilleumier // Microbiology. - 2002. - V. 148. - P. 19151922.

100. Kelly, D.P. Microbial metabolism of methanesulfonic acid / D.P. Kelly and J.C. Murrell // Arch. Microbiol. - 1999.-V. 172. - P.341-348.

101. Kim, H.G. Purification and characterization of methanol dehydrogenase derived from Methylomicrobium sp. HG-1 cultivated using a compulsory circulation diffusion system / H.G. Kim and S.W. Kim // Biotechnology and bioprocess engineering. - 2006. - V. 11. - P. 134-139.

102. Kim, H.J. A mediator-less microbial fuel cell using a metal redusing bacterium, Shewanella putrefaciens / H.J. Kim, H.S. Park, M.S. Hyun, I.S. Chang, M. Kim, B.H. Kim // Enzyme and Microbial Technology.-2002.-V. 30.-P. 145-152.

103. Kirgoz, U.A. Graphite epoxy composite electrodes modified with bacterial cells / U.A. Kirgoz, D. Odaci, S. Timur, A. Merkoci, N. Pazarlioglu, A. Telefoncu, S. Alegret // Bioelectrochemistry. - 2006. - V. 69. - P. 128-131.

104. Kubiak, W.W. Yeast-based carbon paste bioelectrode for ethanol / W.W. Kubiak and J. Wang //Analitica Chimica Acta. - 1989. - V. 221. - P.43-51.

105. Kulys, J. Pyrroloquinoline quinone-dependent carbohydrate dehydrogenase: activity enhancement and the role of artificial electron acceptors / J. Kulys, L. Tetianec, I. Bratkovskaja // Biotechnol J. - 2010. - V. 5. - P. 822-828.

106. Kurganov, B.I. Criterion for Hill equation validity for description of biosensor calibration curves / B.I. Kurganov, A.V. Lobanov, I.A. Borisov, A.N. Reshetilov // Analitica Chimica Acta. -2001.-V. 427. - P. 11-19.

107. Kurtinaitiene, B. Application of oxygen-independent biosensor for testing yeast fermentation capacity // B. Kurtinaitiene, J. Razumiene, V. Gureviciene, V. Melvydas, L. Marcinkeviciene, I. Bachmatova, R. Meskys, V. Laurinavicius // Biosens Bioelectron. - 2010. -V. 26.-P. 766-771.

108. Laemmli, U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 / U.K. Laemmli // Nature - 1970. - V. 227. - P. 680-685.

109. Lapenaite, I. Properties and analytical application of PQQ-dependent glycerol dehydrogenase from Gluconobacter sp. 33 / I. Lapenaite, B. Kurtinaitiene, J. Razumiene, V. Laurinavicius, L. Marcinkeviciene, I. Bachmatova, R. Meskys, A. Ramanavicius // Analytica Chimica Acta.-2005.-V. 549.-P. 140-150.

110. Laurinavicius, V. Wiring of PQQ-dehydrogenases / V. Laurinavicius, J. Razumienea, A. Ramanavicius, A.D. Ryabov // Biosensors and Bioelectronics. - 2004. - V. 20. - P. 1217-1222.

111. Lei, Y. Highly sensitive and selective amperometric microbial biosensor for direct determination of /»-nitrophenyl-substituted organophosphate nerve agents / Y. Lei, P. Mulchandani, J. Wang, W. Chen, A. Mulchandani // Environ. Sei. Technol. - 2005. - V. 39. - № 22.-P. 8853-8857.

112. Lei, Y. Biosensor for direct determination of fenitrothion and epn using recombinant Pseudomonas putida JS444 with surface-expressed organophosphorous hydrolase. 2. Modified carbon paste electrode / Y. Lei, P. Mulchandani, W. Chen, A. Mulchandani // Appl. Biochem. Biotechnol. - 2007. - V. 136. - P. 243-250.

113. Leisinger, T. Bacterial growth with chlorinated methanes / T. Leisinger and S.A. Braus-Stromeyer // Environmental Health Perspectives. - 1995. - V. 103. - P. 33-36.

114. Lidstrom, M.E. Aerobic methylotrophic prokaryotes. In Dworkin M., Falkow S., Rosenberg E., Schleifer K.-H., Stackebrandt E. (eds.) The Prokaryotes. 2nd ed. // New York: Springer-Verlag, 2006. - Chapter 1.20. - P. 618-634.

115. Liu, Q. A rapid method for the purification of methanol dehydrogenase from Methylobacterium extorquens / Q. Liu, J.R. Kirchhoff, C.R. Faehnle, R.E. Viola, R.A. Hudson // Protein Expr. Purifi. - 2006. - V. 46. - № 2. - P. 316-320.

116. Liu, Q. Amperometric detection of methanol with a methanol dehydrogenase modified electrode sensor / Q. Liu and J.R. Kirchhoff // Journal of Electroanalytical Chemistry. - 2007. -V. 601.- № 1-2.-P. 125-131

117. Loew, O. Ueber einen Bacillus, welcher Ameisensäure und Formaldehyd assimilieren kann / O. Loew // Centralbl. Bakteriol. - 1892.

118. Loughran, M.G. Ammonium ion requirement and stability of methanol dehydrogenase TTF TCNQ electrodes / M.G. Loughran, J.M. Hall, V.L. Davidson, A.P.F. Turner // The Analyst. 1996. V. 121. № 11. P. 1711-1715.

119. Malinauskas, A. Bioelectrochemical sensor based on PQQ-dependent glucose dehydrogenase / A. Malinauskas, J. Kuzmarskyte, R. Meskys, A. Ramanavicius // Sensors and Actuators B. - 2007. - V. 100. - P. 387-394

120. Martic, S. Ferrocene-peptido conjugates: from synthesis to sensory applications / S. Martic, M. Labib, P.O. Shipman and H.-B. Kraatz // Dalton Trans. - 2011. - V. 40. - P. 7264 -7290.

121. Matsushita, K. A novel quinoprotein methanol dehydrogenase containing an additional 32-kilodalton peptide purified from Acetobacter methanolicus: identification of the peptide as a moxJ product / K. Matsushita, K. Takahashi, O. Adachi // Biochemistry. - 1993. - V. 32. - P.

5576-5582.

122. Mello, L.D. Review of the use of biosensors as analytical tools in the food and drink industries / L.D. Mello and L.T. Kubota // Food Chemistry. - 2002. - V. 77. - P. 237-256.

123. Misra, H.S. Pyrroloquinoline-quinone and its versatile roles in biological processes / H.S. Misra, Y.S. Rajpurohit, N.P. Khairnar // Journal of Biosciences. - 2012. - V. 37. - № 2. - P. 313325.

124. Mountfort, D.O. Oxidation of Aromatic Alcohols by Purified Methanol Dehydrogenase from Methylosinus trichosporium / D.O. Mountfort //Journal of Bacteriology. - 1990. - V. 172. -№7.-P. 3690-3694.

125. Moyo, M. Recent advances in polymeric materials used as electron mediators and immobilizing matrices in developing enzyme electrodes / M. Moyo, J.O. Okonkwo and N.M. Agyei // Sensors. - 2012. - V. 12. - P. 923-953.

126. Mulchandani, P. Amperometric microbial biosensor for p-nitrophenol using Moraxella sp.-modified carbon paste electrode / P. Mulchandani, C.M. Hangarter, Y. Lei, W. Chen, A. Mulchandani // Biosens. Bioelectron. - 2005. - V. 21. - P. 523-527.

127. Murrell, J.C. Methylotrophy / J.C. Murrell, I.R. McDonald In Lederberg J. (ed.) Enzyclopedia of microbiology // New York: Academic Press, 2000. - V. 3. - P. 245-255.

128. Myers, C.R., Localization of cytochromes to the outer membranes of anaerobically grown Shewanella putrefaciens MR-1 / C.R. Myers and J.M. Myers // J. Bacteriol. - 1992. - V. 174. - P. 3429-3438.

129. Nakamura, H. A new BOD estimation method employing a double-mediator system by ferricyanide and menadione using the eukaryote Saccharomyces cerevisiae / H. Nakamura, K. Suzuki, H. Ishikuro, S. Kinoshita, R. Koizumi, S. Okuma, M. Gotoh, I. Karube // Talanta. -2007.-V. 72.-№ l._p. 210-216.

130. Nakamura, H. Development of microbial sensors and their application / H. Nakamura, M. Shimomura-Shimizu, I. Karube // Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. - 2008. -V. 109. - P.351-394.

131. Naqvi, S.W.A. Biogeochemical ocean-atmosphere transfers in the Arabian Sea / S.W.A. Naqvi, H.W. Bange, S.W. Gibb, C. Goyet, A.D. Hatton, R.C. Upstill-Goddard // Progress in Oceanography.-2005.-V. 65.-№2-4.-P. 116-144.

132. Neufeld, T. Genetically engineered pfabA pfabR bacteria: an electrochemical whole cell biosensor for detection of water toxicity / T. Neufeld, D. Biran, R. Popovtzer, T. Erez, E.Z. Ron, J. Rishpon // Anal. Chem. - 2006. - V. 78. - P. 4952-4956.

133. Odaci, D. A microbial biosensor based on bacterial cells immobilized on chitosan matrix / D. Odaci, S. Timur, A. Telefoncu // Bioelectrochemistry. - 2009a. - V. 75. - P. 77-82.

134. Odaci, D. Pseudomonas putida based amperometric biosensors for 2,4-D detection / D. Odaci, M.K. Sezginturk, S. Timur, N. Pazarlioglu, R.Pilloton, E. Dinckaya, A. Telefoncu // Prep. Biochem. Biotech. - 2009b. - V. 39. - P. 11-19.

135. Odaci, D. Chitosan matrices modified with carbon nanotubes for use in mediated microbial biosensing / D. Odaci and S. Timur // Microchimica Acta. - 2011. - V. 173. - № 3-4. - P. 537542.

136. Oubrie, A. Structural requirements of pyrroloquinoline quinine dependent enzymatic reactions / A. Oubrie and B.W. Dijkstra // Protein Science. - 2000. - V. 9. - P. 1265-1273.

137. Oubrie, A. Crystal structure of quinohemoprotein alcohol dehydrogenase from Comamonas testosteroni; structural basis for substrate oxidation and electron transfer / A. Oubrie, H.J. Rozeboom, K.H. Kalk, E.J. Huizinga, B.W. Dijkstra // J. Biol. Chem. - 2002. - V. 277. - № 5. -P. 3727-3732.

138. Oungpipat, W. A reagentless amperometric biosensor for hydrogen peroxide determination based on asparagus tissue and ferrocene mediation / W. Oungpipat, P.W. Alexander, P. Southwell-Keelyc // Analítica Chimica Acta. - 1995. - V. 309. - № 1-3. - P.35-48.

139. Pasco, N. Biochemical mediator demand - a novel rapid alternative for measuring biochemical oxygen demand / N. Pasco, K. Baronian, C. Jeffries, J. Hay // Appl Microbiol. Biotechnol. - 2000. - V. 53.-P. 613-618.

140. Pasco, N. MICREDOX - development of a ferricyanide-mediated rapid biochemical oxygen demand method using an immobilized Proteus vulgaris biocomponent / N. Pasco, K. Baronian, C. Jeffries, J. Webber, J. Hay // Biosensors and Bioelectronics. - 2004. - V. 20. -P.524-532.

141. Peel, B.D. Microbial growth on Q compounds. Isolation and characterization of Pseudomonas AMI / B.D. Peel, J.R. Quayle // Biochem. J. - 1961. - V. 81. - P. 465-469.

142. Quayle, J.R. Microbial assimilation of CI compounds. The Thirteenth CIBA Medal Lecture / J.R. Quayle // Biochem. Soc. Trans. - 1980 a. - V. 8. - № 1. - P. 1-10.

143. Quayle, J.R. Aspects of the regulation of methylotrophic metabolism / J.R. Quayle // FEBS Lett. - 1980 b. - V. 117. - K. 16-27.

144. Razumiene, J. 4-Ferrocenylphenol as an electron transfer mediator in PQQ-dependent alcohol and glucose dehydrogenase-catalyzed reactions / J. Razumiene, R. Meskys, V. Gureviciene, V. Laurinavicius, M.D. Reshetova, A.D. Ryabov // Electrochemistry Communications. - 2000. - V. 2. - P. 307-311.

145. Razumiene, J. Direct bioelectrocatalysis at carbon electrodes modified with quinohemoprotein alcohol dehydrogenase from Gluconobacter sp. 33 / J. Razumiene, M. Niculescu, A. Ramanavicius, V. Laurinavicius, and E. Csoregi // Electroanalysis. - 2002. - V. 14. -№ 1. - P.43-49.

146. Razumiene, J. New bioorganometallic ferrocene derivatives as efficient mediators for glucose and ethanol biosensors based on PQQ-dependent dehydrogenases / J. Razumiene, A. Vilkanauskyte, V. Gureviciene, V. Laurinavicius, Nataliya V. Roznyatovskaya, Y.V. Ageeva, M.D. Reshetova, A.D. Ryabov // Journal of Organometallic Chemistry. - 2003. - V. 668. - P. 83 -90.

147. Reddy S.N. Mechanisms of ammonia activation and ammonium ion inhibition of quinoprotein methanol dehydrogenase: a computational approach / S.Y. Reddy and T.C. Bruice // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. -2004.-V. 101.-№45.-P. 15887-15892.

148. Richardson, I.W. Characterization of mutant forms of the quinoprotein methanol dehydrogenase lacking an essential calcium ion / I.W. Richardson and C. Anthony // Biochem. J. - 1992. -V. 287. - P. 709-715.

149. Richardson, N.J. A chemically mediated amperometric biosensor for monitoring eubacterial respiration / N.J. Richardson, S. Gardner, D.M. Rawson. // Journal of Applied Bacteriology. - 1991. - V. 70. - P. 422-426.

150. Schäfer, H. Bacterial cycling of methyl halides / H. Schäfer, L.G. Miller, R.S. Oremland, J.C. Murrell // Adv. Appl. Microbiol. - 2007. - V. 61. - P.307-346.

151. Schmidt, S. Functional investigation of methanol dehydrogenase-like protein XoxF in Methylobacterium extorquens AMI / S. Schmidt, P. Christen, P. Kiefer and J.A. Vorholt // Microbiology -2010. - V. 156. - P. 2575 - 2586.

152. Schräder, J. Methanol-based industrial biotechnology: current status and future perspectives of methylotrophic bacteria / J. Schräder, M. Schilling, D. Holtmann, D. Sell, M. V. Filho, A. Marx, J.A. Vorholt // Trends Biotechnol. - 2009. - V.27. - № 2. - P. 107-115.

153. Shitanda, I. Amperometric screen-printed algal biosensor with flow injection analysis system for detection of environmental toxic compounds / I. Shitanda, S. Takamatsu, K. Watanabe, M. Itagaki // Electrochim. Acta. - 2009. - V. 54. - P. 4933-4936.

154. Singh, B. K. Microorganisms and climate change: terrestrial feedbacks and mitigation options / R.D. Bardgett, P. Smith, D.S. Reay // Nat. Rev. Microbiol. - 2010. - V. 8. - № 11. - P. 779-790.

155. Skladal, P. Amperometric biosensors for detection of phenol using chemically modified electrodes containing immobilized bacteria / P. Skladal, N.O. Morozova, A.N. Reshetilov // Biosensors and Bioelectronics. - 2002. - V. 17. - P. 867-873.

156. Smutok, O. Permeabilized cells of flavocytochrome 62 over-producing recombinant yeast Hansenula polymorpha as biological recognition element in amperometric lactate biosensors / O. Smutok, K. Dmytruk, M. Gonchar, A. Sibirny, W. Schuhmann // Biosens. Bioelectron. - 2007. -V. 23.-P. 599-605.

157. Smolander, M. Aldose dehydrogenase-modified carbon paste electrodes as amperometric aldose sensors / M. Smolander, G. Marko-Varga, L. Gorton // Anal. Chim. Acta. - 1995. - V.302. -P. 233-240.

158. Söhngen, N.L. Uber bakterien welche methan abkohlenstoffnahrung und energiequelle gerbrauchen / N.L. Söhngen // Zbl. Bact. Parasitenk. - 1906. - V. 15. - P. 513-517.

159. Strom, T. The carbon assimilation pathway of Methylococcus capsulatus, Pseudomonas methanica and Methylosinus trichosporium / T. Strom, T. Ferenci, J.R. Quayle // Biochem. J. -1974.-V. 144.-P. 465-476.

160. Su, L. Microbial biosensors: a review / L. Sua, W. Jia, C. Hou, Y. Lei // Biosensors & Bioelectronics. - 2011. - V. 26. - № 5. - P. 1788-1799.

161. Suye, S.-I. Mediated amperometric determination of ammonia with a methanol dehydrogenase from Pseudomonas sp. AM-1 immobilized carbon paste electrode / S.-I. Suye, Y. Nakamura, S. Inuta, T. Ikeda, M. Senda // Biosens. Bioelectron. - 1996. - V. 11 - № 5. - P. 529534.

162. Sy, A. Methylotrophic Methylobacterium bacteria nodulate and fix nitrogen in symbiosis with legumes / A. Sy, E. Giraud, P. Jourand, N. Garcia, A. Willems, P. de Lajudie, Y. Prin, M. Neyra, M. Gillis, C. Boivin-Masson and B. Dreyfus // J. Bacteriol. - 2001. - V. 183. - P. 214220.

163. Takayama, K. Mediated electrocatalysis at a biocatalyst electrode based on a bacterium Gluconobacter industrius / K. Takayama, T. Kurosaki, T. Ikeda // Journal of electroanalytical chemistry. - 1993. - V. 356. - № 1-2. - P. 295-301.

164. Takayama, K. Bioelectrocatalytical hydroxylation of nicotinic asid at an electrod modified with immodilized bacterial cells of Pseudomonas fluorescens in the presence of electron transfer mediators / K. Takayama, T. Kurosaki, T. Ikeda, T. Nagasawa.// Journal of Electroanalytical Chemistry. - 1995.-V. 381. - P.47-53.

165. Takayama, K. Biocatalyst electrode modified with whole-cells of P. denitrificans for the determination of nitrate / K. Takayama // Bioelectrochemistry and Bioenergetics. - 1998. - V. 45. - P. 67-72.

166. Tanaka, K. 591-Mediating effects of ferric chelate compounds in microbial fuel cells / K. Tanaka, C.A. Vega, R. Tamamushi // Bioelectrochemistry and bioenergetics. - 1983. - V. 11. — P.135-143.

167. Timur, S. Development of a microbial biosensor based on carbonnanotube (CNT) modified electrodes / S. Timur, U. Anik, D. Odaci, L. Lo Gorton // Electrochem. Commun. - 2007a. - V. 9. - P. 1810-1815.

168. Timur, S. Electrical wiring of Pseudomonas putida and Pseudomonas fluorescens with osmium redox polymers / S. Timur, B. Haghighi, J. Tkac, N. Pazarhoglu, A. Telefoncu, L. Gorton // Bioelectrochemistry. - 2007b. - V. 71. - P. 38^15.

169. Tkac, J. Determination of total sugars in lignocellulose hydrolysate by a mediated Gluconobacter oxydans biosensor / J. Tkac, P. Gemeiner, J. Svitel, T. Benikovsky, E. Sturdik, V. Vala, L. Petrus, E. Hrabarova. // Analitica Chimica Acta. - 2000. - V. 420. - P. 1-7.

170. Tkac, J. Monitoring of ethanol during fermentation using a microbial biosensor with enhanced selectivity / J. Tkac, I. ostiar, P. Gemeiner, E. Sturdik // Bioelectrochemistry. - 2002. -V. 56.-P. 127-129.

171. Tkac, J. Improved selectivity of microbial biosensor using membrane coating. Application to the analysis of ethanol during fermentation / J. Tkac, I. Vostiar, L. Lo Gorton, P. Gemeiner, E. Sturdik // Biosensors and bioelectronics. - 2003. - V. 18. - P. 1125-1134.

172. Tkac, J. Membrane-bound dehydrogenases from Gluconobacter sp.: interfacial electrochemistry and direct bioelectrocatalysis / J. Tkac, J. Svitel, I.Vostiar, M. Navratil, P. Gemeiner // Bioelectrochemistry. - 2009. - V. 76. - № 1-2. - P. 53-62.

173. Togo, C.A. Novel detection of Escherichia coli ¿-^-glucuronidase activity using a microbially-modified glassy carbon electrode and its potential for faecal pollution monitoring / C.A. Togo, V.C. Wutor, J.L. Limson, B.I. Pletschke // Biotechnol. Lett. - 2007. - V. 29. - P. 531-537.

174. Toyama, H. The role of the MxaD protein in the respiratory chain containing the quinoprotein methanol dehydrogenase in Methylobacterium extorquens AMI / H. Toyama, H. Inagaki, T. Migita, K. Matsushita, C. Anthony, O. Adachi // Biochim. Biophys. Acta. - 2003. -V.1647.-P. 372-375.

175. Treu, B.L. Bioelectrocatalysis of ethanol via PQQ-dependent dehydrogenases utilizing carbon nanomaterial supports / B.L. Treu, R. Arechederra, S.D. Minteer // J Nanosci Nanotechnol. - 2009. - V. 9. - P. 2374-2380.

176. Trotsenko, Y.A. Metabolic aspects of aerobic obligate methanotrophy / Y.A. Trotsenko and J.C. Murrell // Adv. Appl. Microbiol. - 2008. - V. 63. - P. 183-229.

177. Tuncagil, S. Design of a microbial sensor using conducting polymer of 4-(2,5-di(thiophen-2-yl)-lH-pyrrole-l-l) benzenamine / S. Tuncagil, D. Odaci, E. Yildiz, S. Timur, L. Toppare // Sensors and Actuators B. - 2009a. -V. 137. - P. 42^7.

178. Tuncagil, S. Electrochemical polymerization of l-(4-nitrophenyl)-2,5-di(2-thienyl)-l H-pyrroleas a novel immobilization platform for microbial sensing / S. Tuncagil, D. Odaci, S. Varis, S. Timur, L. Toppare // Bioelectrochemistry. - 2009. - V. 76. - P. 169-174.

179. Valach, M. Ethanol Gluconobacter biosensor designed for flow injection analysis. Application in ethanol fermentation off-line monitoring / M. Valach J. Katrlik, E. Sturdik, P. Gemeiner // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2009. - V. 138. - P. 581-586.

180. Van Spanning, R.J.M. Coping with formaldehyde during Ci-metabolism of Paracoccus denitrificans / R.J.M. Van Spanning, S. de Vries, N. Harms // J. Mol. Cat. B. Enzymatic. - 2000. -V. 8.-P. 37-50.

181. Vorholt, J.A. Cofactor-dependent pathways of formaldehyde oxidation in methylotrophic bacteria / J.A. Vorholt // Arch. Microbiol. - 2002. - V. 178. - P. 239-249.

182. Vuilleumier, S. Methylobacterium genome sequences: a reference blueprint to investigate microbial metabolism of CI compounds from natural and industrial sources / S. Vuilleumier, L. Chistoserdova, M.-C. Lee, F. Bringel, A. Lajus, Y. Zhou, et al. // PLoS One. - 2009. - V. 4. - № 5.-P. e5584.

183. White, S. The active site structure of the calcium-containing quinoprotein methanol dehydrogenase / S. White, G. Boyd, F.S. Mathews, Z.-X. Xia, W.W. Dai, Y.F. Zhang, V.L. Davidson, The active site structure of the calcium-containing quinoprotein methanol dehydrogenase // Biochemistry. - 1993. - V. 32. - P. 12955- 12958.

184. Williams, P.A. The atomic resolution structure of methanol dehydrogenase from Methylobacterium extorquens / P.A. Williams, L. Coates, F. Mohammed, R. Gill, P.T. Erskine, A. Coker, S.P. Wood, C. Anthony and J. B. Cooper // Acta Cryst. - 2005. - V.61. - P. 75-79.

185. Xia, Z.-X. Determination of the gene sequence and the three-dimensional structure at 2 angstrom resolution of methanol dehydrogenase from Methylophilus W3A1 / Z.-X. Xia, W.W. Dai, Y. Zhang, S.A. White, G.D. Boyd, F.S. Mathews // J. Мої. Biol. - 1996. - V. 259. - P. 480501.

186. Xia, Z.-X. Detailed active site configuration of a new crystal form of methanol dehydrogenase from Methylophilus methylotrophus W3A1 / Z.-X. Xia, Y.N. He, W.W. Dai, S.A. White, G.D. Boyd, F.S. Mathews at 1.9 A resolution // Biochemistry. - 1999. - V. 38. - P. 12141220.

187. Yakushi, T. Alcohol dehydrogenase of acetic acid bacteria: structure, mode of action, and applications in biotechnology / T. Yakushi & K. Matsushita // Appl. Microbiol. Biotechnol. -2010. - V. 86. - P. 1257-1265.

188. Yeni, F. Use of eggshell membrane as an immobilization platform in microbial sensing / F. Yeni, D. Odaci, S. Timur // Analytical Letters. - 2008. - V. 41. - P. 2743-2758.

189. Yoshida, N. A mediator-type biosensor as a new approach to biochemical oxygen demand estimation / N., Yoshida, K. Yano, T. Morita, S J. McNiven, H. Nakamura, I. Karube // Analyst. - 2000. - V. 125. - P. 2280-2284.

190. Yoshida, N. Impruvement of a mediator-type biochemical oxygen demand sensor for on-site measurement / N. Yoshida, J. Hoashi, T. Morita, S.J. McNiven, H. Nakamura, I. Karube // Journal of Biotechnology. -2001. -V. 88. - P. 269-275.

191. Zhang, X. Mechanism of methanol oxidation by quinoprotein methanol dehydrogenase / X. Zhang, S. Y. Reddy, T.C. Bruice // PNAS. - 2007. - V. 104. - № 3. - P. 745-749.

192. Zhao, S. Pyrroloquinolinequinone enzyme electrode based on the coupling of methanol dehydrogenase to a tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane electrode / S. Zhao and R.B. Lennox // Anal. Chem. - 1991. - V. 63. - № 11. - P. 1174-1178.

193. Zheng, Y.-J. Conformation of coenzyme pyrroloquinoline quinone and role of Ca2+ in the catalytic mechanism of quinoprotein methanol dehydrogenase / Y.-J. Zheng, T.C. Bruice // Biochemistry. - 1997,-V. 94.-P. 11881-11886

194. Zheng, Y.-J. Catalytic mechanism of quinoprotein methanol dehydrogenase: a theoretical and X-Ray / Y.-J. Zheng, Z.-X. Xia, Z.-W. Chen, F.S. Mathews, T.C. Bruice // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. - 2001. - V. 98. - P. 432-434.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор благодарен коллективам кафедр химии и биотехнологии Тульского государственного университета и сотрудникам лаборатории радиоактивных изотопов ФГБУН Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, г. Пущино за неоценимую помощь в проведении исследований и интерпретации результатов. Автор искренне признателен сотрудникам, способствовавшим выполнению данной диссертационной работы: к.б.н., Бесчастному А.П. за помощь в очистке и характеристике МДГ, д.б.н., Дорониной Н.В. за помощь в подборе штаммов метилобактерий, к.х.н., доц. Арляпову В.А. за проведение газо-хроматографического определения концентраций метанола в культуральной среде метилобактерий; к.б.н., асс. Акатовой Е.В. за консультирование при определении физиологических параметров роста микроорганизмов.

Особую признательность автор выражает своим научным руководителям - к.х.н., проф. Алферову Валерию Анатольевичу, к.х.н., доц. Понаморевой Ольге Николаевне и д.б.н., проф. Троценко Юрию Александровичу.