Поиск путей транспорта D-глюкозы в клетки Escherichia coli, альтернативных фосфоенолпируват-зависимой фосфотрансферазной системе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, кандидат биологических наук Сливинская, Екатерина Александровна

• Сливинская, Екатерина Александровна
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Сливинская, Екатерина Александровна

I. Введение

II. Обзор литературы

1.Бактериальная цитоплазматическая мембрана и мембранные белки б

1.1.Строение и функции цитоплазматической мембраны

1.2. Мембранные белки

1.3. Функции мембранных белков

1.4. Перенос различных веществ через цитоплазматическую мембрану и транспортные белки

2.Активный транспорт углеводов внутрь клетки и фосфоенолпируват- 13 зависимая фосфотрансферазная система

2.1. Белки PTS

2.1.1. El

2.1.2. НРг

2.1.3. Глюкозо-специфические белки

2.2. Хромосомная организация генов PTS

2.3. Регуляторная роль PTS

2.4. Регуляция синтеза белков PTS

3. PTS- независимый транспорт углеводов в клетку E.coli

3.1. MFS-суперсемейство мембранных транспортеров

3.2. GalP - Н+/симпортер D-галактозы

3.3. Суперсемейство АВС-транспортеров

4.Исиользование PTS-независимого транспорта при создании 44 высокоэффективных продуцентов

III. Материалы и методы

IV. Результаты и обсуждение 54 1. Разработка методического подхода для оценки способности PTSнезависимых транспортных систем к переносу глюкозы на примере пермеазы галактозы GalP

1.1. Конструирование штамма Е. coli MG1655 с делецией генов PTS

1.2. Обеспечение конститутивной экспрессии гена galP.

1.3. Оценка способности пермеазы галактозы GalP к транспорту D-глюкозы внутрь клетки.

1.4. Изучение транспорта D-глюкозы в клетках дефектного по PTS штамма 5 В E.coli с разным уровнем экспрессии гена galP.

1.5. Влияние увеличения активности глюкокиназы на рост PTS" штамм, 60 E.coli с конститутивной экспрессией гена galP.

1.6. Влияние амплификации гена ybiV на рост штамма MGdel с сильно! 62 экспрессией генов galP и glk в минимальной среде с глюкозой.

2. Идентификация новых PTS-независимых систем транспорта углеводов, 64 способных к переносу D-глюкозы внутрь клетки.

2.1. Выбор PTS-независимых транспортеров, потенциально способных к 64 переносу D-глюкозы.

2.2. Обоснование выбора XylE как потенциального транспортера глюкозы.

2.3. Изучение роста PTS" штамма E.coli с различным уровнем экспрессии 67 гена xylE на среде с глюкозой

2.4. Исследование транспорта глюкозы клетками PTS" штамма с 68 конститутивной экспрессией гена xylE.

2.5. Влияние увеличения активности глюкокиназы на рост PTS" штамма ( 71 конститутивной экспрессией гена xylE.

2.6. Оценка способности других PTS-независимых транспортеров Сахаров i 72 переносу D-глюкозы внутрь клетки.

2.7. Исследование транспорта глюкозы клетками PTS" штамма с 74 конститутивной экспрессией генов alsABC, araFGH, fucP.

3. Влияние PTS-независимого транспорта глюкозы на синтез некоторьн 76 аминокислот штаммами-продуцентами.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Поиск путей транспорта D-глюкозы в клетки Escherichia coli, альтернативных фосфоенолпируват-зависимой фосфотрансферазной системе»

Актуальность темы. Escherichia coli широко используется в производстве ряда биологически активных веществ, в том числе аминокислот, применяемых в различных отраслях - пищевой, кормовой, фармацевтической промышленности. Для создания высокоэффективных штаммов-продуцентов методами метаболической инженерии требуется детальное изучение основных метаболических процессов, протекающих в микробной клетке, в число которых входит и перенос веществ через цитоплазматическую мембрану.

D-глюкоза применяется в микробиологическом производстве в качестве источника углерода для накопления бактериальной биомассы и биосинтеза биологически активных соединений. Показано, что у ряда продуцентов недостаточная эффективность транспорта глюкозы в клетку является фактором, ограничивающим продуктивность.

Известно, что в клетках Е. coli основной путь утилизации D-глюкозы начинается с ее транслокации через цитоплазматическую мембрану и фосфорилирования (с образованием D-глюкозо-б-фосфата), осуществляемых фосфоенолпируват:углевод фосфотрансферазной системой (PTS) с использованием фосфоенолпирувата (РЕР) в качестве донора фосфатной группы. При этом на долю PTS приходится 50% пула фосфоенолпирувата, в то время как на долю основных биосинтетических ферментов, использующих РЕР как субстрат, - фосфоенолпируваткарбоксилазы, пируваткиназы, уридиндифосфат-Ы-ацетилглюкозамин-енолпирувил-трансферазы и З-деокси-О-арабино-гептулозонат-7-фосфатсинтазы - 16, 15, 16, 3%, соответственно (122).

К настоящему времени большинство работ, посвященных увеличению эффективности транспорта глюкозы в клетку, было связано именно с модификацией активности PTS (24). Однако, транспорт через эту систему не выгоден в тех случаях, когда расходующийся на перенос и фосфорилирование глюкозы, фосфоенолпируват одновременно является прямым метаболическим предшественником целевого продукта (к примеру, аминокислот аспарагинового семейства). Таким образом, экономия РЕР вследствие использования клетками альтернативных PTS-независимых систем транспорта глюкозы, имеет очевидные преимущества для подобных процессов (18,34,47).

На момент начала работы были известны две PTS-независимые системы транспорта моносахаров Е. coli, способные к переносу глюкозы. Это GalP - низкоафинный Н+-симпортер (пермеаза) D-галактозы (46), который из-за схожести пространственной структуры, субстратной специфичности и способности к ингибированию некоторыми антибиотиками часто рассматривают в качестве бактериального аналога пассивного транспортера глюкозы млекопитающих - GLUTI (74), и АТФ-зависимый транспортер (АВС-транспортер) ß-метилгалактозидов MglABC - высокоаффинный переносчик, активный на завершающих стадиях культивирования при малых концентрациях глюкозы (37). Было показано, что использование этих транспортных систем в дополнение к активной PTS позволяет увеличить выход целевого продукта при культивировании ряда штаммов-продуцентов Е. coli на средах с глюкозой (118,121).

Цель и задачи исследования. Основной целью настоящей работы являлся поиск PTS-независимых транспортеров Сахаров E.coli, способных к переносу глюкозы внутрь клетки. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- Разработка методического подхода к изучению процесса PTS-независимого транспорта глюкозы (на примере пермеазы галактозы GalP);

- Поиск и исследование транспортных систем E.coli, потенциально способных к транспорту глюкозы;

- Исследование влияния этапа внутриклеточного фосфорилирования глюкозы на эффективность ее утилизации клеткой;

- Использование систем PTS-независимого транспорта глюкозы при создании штаммов-продуцентов аминокислот.

Научная новизна и практическая ценность работы. 1) на основании разработанного методического подхода впервые продемонстрирована способность ряда PTS-независимых транспортных систем (XylE, FucP, AraFGH и AlsABC) к переносу D-глюкозы в клетки E.coli; 2) увеличение уровня экспрессии гена glk, кодирующего глюкокиназу, повышает эффективность утилизации D-глюкозы при использования PTS-независимого пути ее транспорта. Однако, чрезмерное увеличение глюкокиназной активности наряду с сильной конститутивной экспрессией гена galP, кодирующего PTS-независимый переносчик галактозы, приводит к ингибированию роста клеток E.coli с неактивной PTS на минимальной среде с глюкозой. Показано, что наблюдаемый эффект, может быть связан с накоплением токсического для клетки количества фосфорилированных производных D-глюкозы вследствие дисбаланса между стадиями их синтеза и продуктивного вовлечения в клеточный метаболизм; 3) использование новых PTS-независимых транспортеров D-глюкозы, дополнительно к нативной фосфотрансферазной системе, увеличивает накопление и скорость синтеза ряда аминокислот соответствующими штаммами-продуцентами E.coli.

Результаты работы могут быть полезны при дальнейшем изучении систем транспорта углеводов, исследованных в данной работе, и процессов утилизации Б-глюкозы клетками Е.соИ, а также найти практическое приложение в биотехнологии.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на V Съезде Вавиловского Общества Генетиков и Селекционеров (ВОГиС) (Москва, 21-27 июня 2009г.) и на смотре-конкурсе работ сотрудников ЗАО «АГРИ» (Москва, 16-17 июня 2010г.).

Диссертационная работа была апробирована на семинаре совместного заседания секций «Молекулярная биология» и «Генетика микроорганизмов» Ученого Совета ФГУП «ГосНИИгенетика» и Научно-Технического совета НИИ «Аджиномото-Генетика» (ЗАО «АГРИ») 20 декабря 2010 года.

II. Обзор литературы

Заключение диссертации по теме «Молекулярная биология», Сливинская, Екатерина Александровна

V. Выводы:

• Разработан методический подход, позволяющий оценивать способность различных PTS-независимых транспортеров углеводов переносить в клетки E.coli глюкозу.

• На основании разработанного подхода впервые продемонстрирована способность четырех транспортных систем (XylE, FucP, AraFGH и AlsABC) переносить D-глюкозу в клетки E.coli при конститутивной экспрессии кодирующих их генов.

• Обнаружено, что чрезмерное увеличение экспрессии генов, кодирующих PTS-независимый транспортер GalP и глюкокиназу Glk, приводит к ингибированию роста штамма Е. coli с неактивной PTS. Это явление, вероятно, связано с накоплением в клетках высоких концентраций фосфорилированных производных D-глюкозы вследствие дисбаланса между стадиями их синтеза и продуктивного вовлечения в клеточный метаболизм.

• Показано, что использование новых PTS-независимых транспортеров D-глюкозы, дополнительно к нативной фосфотрансферазной системе, увеличивает накопление и скорость синтеза ряда аминокислот соответствующими штаммами-продуцентами E.coli.

Заключение:

В ходе выполнения данной работы было показано, что в условиях конститутивного синтеза низкоафинные Н^-симпортеры D-ксилозы (XylE) и L-фукозы (FucP) и АТФ-зависимые транспортеры D-аллозы (AlsABC) и D-арабинозы (AraFGH) способны обеспечить транспорт D-глюкозы в клетки Е. coli с эффективностью достаточной для активного роста бактерий. Во всех случаях для обеспечения конститутивной транскрипции генов транспортеров с помощью Red-зависимой рекомбинации проводилась замена их природной регуляторной области на высокоэффективные /ас-подобные промоторы. Замена промоторов во всех случаях приводила к более эффективному росту клеток на тех специфических моносахарах, гены транспорта которых подвергались модификации. Сравнивая между собой различные штаммы, можно было предположить относительное сродство того или иного транспортера к глюкозе внутри каждой из групп: так, среди исследованных Н1-симпортеров наибольшую специфичность, вероятно, имеет уже известный GalP, наименьшую - FucP, а из двух способных к переносу глюкозы АТФ-зависимых транспортеров большим сродством обладает переносчик D-аллозы AlsABC. В то же время, сравнение транспортеров разных групп, видимо, является не вполне корректным ввиду их отличной структуры и использования разных источников энергии. Полученные данные позволяют оценить потенциальную «биотехнологическую» пригодность того или иного PTS-независимого пути утилизации глюкозы клетками Е. coli. На практике, в каждом конкретном случае, оптимизация роста штаммов, по-видимому, может быть достигнута вариацией «силы» промоторов, обеспечивающих транскрипцию как гена транспортера, так и гена глюкокиназы, активность белкового продукта которого обеспечивает внутриклеточное фосфорилирование глюкозы. Эта стратегия оптимизации продемонстрирована нами в случае PTS-независимого транспорта глюкозы с помощью XylE. Здесь наилучший рост модифицированного штамма на глюкозе наблюдался в случае транскрипции генов xylE и glk с наиболее сильного из использованных промоторов - Pl-íoc- Однако для оптимального баланса активности транспортера и глюкокиназы в случае GalP требуется существенно сниженная транскрипция galP (в наших экспериментах - с самого «слабого» промотора Ptacj).

Выбор транспортеров Е. coli для проверки их на способность к переносу глюкозы основывался на следующих соображениях: это были мембранные белки Е. coli, с экспериментально показанной функцией транспорта моносахаров — гексоз (D-галактоза,

D-аллоза и L-рамноза ) и пентоз (D-ксилоза, L-арабиноза, D -арабиноза и L-фукоза), структурно схожих с D-глюкозой.

Принято считать, что известная способность GalP эффективно транспортировать не только D-галактозу, но и D-глюкозу обусловлена высокой структурной и функциональной гомологией этого белка с входящими в SP семейство транспортерами глюкозы млекопитающих (GLUTI, GLUT2, GLUT3 и GLUT4). С этой точки зрения, если и можно было ожидать от исследованных в данной работе транспортеров способности к переносу глюкозы, то наиболее реальным кандидатом мог считаться АгаЕ, гомология которого с GalP - 64% идентичных аминокислотных остатков (в то время как у XylE -34%) (43,44). Кроме того, именно АгаЕ имеет консервативное для GalP и GLUT од 4 расположение остатка Asn в середине ТМ11, и также как и эти транспортеры глюкозы чувствителен к ингибированию цитохалазином Б. Тем не менее, в наших экспериментах увеличенная активность АгаЕ не привела к эффективному росту PTS^-клеток Е. coli на среде с глюкозой, что, по-видимому, можно объяснить не способностью этого белка к транспорту D-глюкозы.

В то же время для XylE ранее не было показано сродство к D-галактозе или к D-глюкозе - основных субстратов для GalP (28). Более того, меньшая, чем у АгаЕ структурная гомология с GalP, наличие остатка Gin (вместо Asn394 в консервативном районе известных транспортеров D-глюкозы) могли вызвать сомнение в потенциальной способности XylE транспортировать глюкозу. Однако интересно, что GalP наряду с транспортом D-галактозы и D-глюкозы обладал хотя и низкоэффективным, но специфическим сродством и к D-ксилозе. Более того, замена Asn394 в GalP на Gin, которая, казалось бы, должна приблизить мутантный белок по специфичности к XylE, не только снизила его сродство к D-галакгозе, но в существенно большей степени уменьшила эффективность транспорта D-ксилозы. Тем самым, не стоит переоценивать возможность предсказания субстратной специфичности этих симпортеров на основе лишь аминокислотных гомологий. Действительно, именно XylE, обладающий «худшей» по сравнению с АгаЕ гомологией с GalP, оказался способен, по данным настоящей работы, к эффективному транспорту D-глюкозы.

Казалось бы, сравнительный конформационный анализ специфических и потенциального (D-глюкоза) субстратов мог заранее предсказать полученный в данной работе результат. Действительно, наиболее энергетические выгодные конформации для D-глюкозы, D-галактозы, D-ксилозы, D-аллозы и D-арабинозы как и для большинства других D-пираноз относятся к 4Ci, в то время как для L-арабинозы и L-рамнозы (а также - L-маннозы и L-ликсозы, также субстратов для RhaT) - к 'С4. Поэтому схожесть субстратов позволяла предполагать, что не только ва1Р (как уже было известно ранее), но и, например, ХуШ может обеспечить эффективный транспорт Б-глюкозы, в то время как АгаЕ и ИЪаТ по этому признаку не являлись потенциальными кандидатами. Несмотря на то, что эти представления о потенциальных транспортерах О-глюкозы, основанные на достаточно простой модели сравнения их специфических субстратов, полностью совпали с полученными экспериментальными данными, мы бы не преувеличивали значение такого поверхностного анализа.

Есть и второе обстоятельство, которое необходимо отметить. К настоящему времени данные о пространственной структуре исследованных в работе специфических транспортеров и их комплексов с субстратами отсутствуют. Однако в рамках рассматриваемой проблемы представляет определенный интерес рентгено-структурный анализ некоторых комплексов периплазматических рецепторов Е. соИ с сахарами (113). Результаты такого анализа, примененного к Б-глюкозо/Е)-галактозному периплазматическому рецептору, показывают, что структурно очень схожие субстраты (Б-галактоза и Б-глюкоза) ориентированы в междоменном центре связывания этого белка различными способами. И именно это обеспечивает возможность реализации специфических контактов лишь отдельных радикалов указанных Сахаров с конкретными аминокислотными остатками рецептора.

Все вышесказанное указывает на то, что полученные в настоящей работе экспериментальные результаты могут иметь не только практическое значение для биотехнологии, но и быть полезны для фундаментальных структурно-функциональных исследований бактериальных переносчиков Сахаров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Сливинская, Екатерина Александровна, 2011 год

1. Генис Р. 1997 Биомембраны. Молекулярная структура и функции. Москва. Мир

2. Гершанович В.Н. 1998 Фосфоенолпируват-углеводфосфотрансферазная система и ее роль в физиологии грамотрицательных бактерий. Молекулярная генетика ,микробиология и вирусология, N 3.-С.8-15

3. Гершанович В.Н. 2003 Плейотропная функция фосфоенолпируват-зависимой фосфотрансферазной системы у бактерий. Сообщение I Молекулярная генетика .микробиология и вирусология,. -N 1.-С. 14-26

4. Гершанович В.Н. 2003 Плейотропная функция фосфоенолпируват-зависимой фосфотрансферазной системы. Сообщение II Молекулярная генетика ,микробиология и вирусология,. -N 3.-C.3-8

5. Каташкина Ж.И. 2003 Разработка и использование методов направленной модификации целевых генетических локусов хромосомы E.coli при конструировании штаммов-продуцентов аминокислот.дисс. на соиск. уч.ст. канд.биол.наук Москва. 120 стр.

6. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. 1984. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. Москва. Мир.

7. Миллер Д. 1976. Эксперименты в молекулярной генетике. Москва. Мир.

8. Andrade JM, Arraiano СМ. 2008 PNPase is a key player in the regulation of small RNAs that control the expression of outer membrane proteins. RNA. Mar;14(3):543-51

9. Badia J, Gimenez R, Baldoma L, Barnes E, Fessner WD, Aguilar J. 1991 L-lyxose metabolism employs the L-rhamnose pathway in mutant cells of Escherichia coli adapted to grow on L-lyxose. J Bacteriol. Aug; 173(16):5144-50.

10. Baldwin S.A., Henderson P.J.F. 1989. Homologies between sugar transporters from eukaryotes and prokaryotes. Annu. Rev. Physiol. V. 51, p.459-471.

11. Bassilana M., Damiano-Forano E., Leblanc G. 1985. Effect of membrane potential on the kinetic parameters of the Na+ or Hf melibiose symporter in Escherichia coli membrane vesicles. Biochem. Biophys. Res. Commun. V. 129, p.626-631.

12. Bettenbrock K, Fischer S, Kremling A, Jahreis K, Sauter T, Gilles ED. 2006 A quantitative approach to catabolite repression in Escherichia coli. J Biol Chem. Feb 3;281(5):2578-84. Epub 2005 Nov 1

13. Blake R., Hager L.P., Gennis R.B. 1978. Activation of pyruvate oxidase by monomeric and micellar amphiphiles. 1978. J. Biol. Chem. V. 253, p.1963-1971.

14. Brosius J, Erfle M, Storella J. 1985 Spacing of the -10 and -35 regions in the tac promoter. Effect on its in vivo activity. J Biol Chem. Mar 25;260(6):3539-41.

15. Bongaerts J, Krämer M, Müller U, Raeven L, Wubbolts M. 2001 Metabolic engineering for microbial production of aromatic amino acids and derived compounds. Metab Eng. Oct;3(4):289-300. Review

16. Bradbeer C. 1993. The proton motive force drives the outer membrane transport of cobalamin in Escherichia coli. J. Bacteriol. V. 175, p.3146-3150.

17. Brückner, R., and F. Titgemeyer. 2002. Carbon catabolite repression in bacteria: choice of the carbon source and autoregulatory limitation of sugar utilization. FEMS Microbiol. Lett. 209141-148.

18. Büchel D.B., Erni B. 1980. Sequence of the lactose permease gene. Nature. V. 283, p.541-545.

19. Cairns MT, McDonald TP, Home P, Henderson PJ, Baldwin SA. 1991 Cytochalasin B as a probe of protein structure and substrate recognition by the galactose/H+ transporter of Escherichia coli. J Biol Chem. May 5;266(13):8176-8183.

20. Carpousis, A.J. 2002 The Escherichia coli RNA degradosome: Structure, function, and relationship in other ribonucleolytic multienzyme complexes. Biochem. Soc. Trans.-,30:150-155.

21. Chatteijee R, Millard CS, Champion K, Clark DP, Donnelly MI. 2001 Mutation of the ptsG gene results in increased production of succinate in fermentation of glucose by Escherichia coli. Appl Environ Microbiol. Jan;67(l): 148-54.

22. Curtis S.J., Epstein W. 1975 Phosphorylation of D-glucose in Escherichia coli mutants defective in glucosephosphotransferase, mannosephosphotransferase, and glucokinase. J Bacteriol. Jun; 122(3): 1189-99.

23. Datsenko, K.A., Wanner, B.L. 2000 One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products. Proc. Natl. Acad. £c/.;97:6640-6645

24. Davis EO, Jones-Mortimer MC, Henderson PJ. 1984Location of a structural gene for xylose-H+ symport at 91 min on the linkage map of Escherichia coli K12. J Biol Chem. Feb 10;259(3): 1520-5.

25. Death A., Ferenci T. 1993 The importance of the binding-protein-dependent Mgl system to the transport of glucose in Escherichia coli growing on low sugar concentrations. Res Microbiol. Sep;144(7):529-37.

26. Deutscher J, Francke C, Postma PW. 2006; How phosphotransferase system-related protein phosphorylation regulates carbohydrate metabolism in bacteria. Microbiol Mol Biol Rev. 70:9391031

27. Eisele J.-L., Rosenbusch J.P. 1989. Crystallization of porin using short chain phospholipids. J. Molec. Biol. V. 206, p. 209-212.

28. Ferenci, T. 2008. Bacterial physiology, regulation and mutational adaptation in a chemostat environment. Adv. Microb. Physiol. 53169-229.

29. Flores N., Xiao J., Berry A., Bolivar F., Valle F. 1996 Pathway engineering for the production of aromatic compounds in Escherichia coli. Nat Biotechnol. May;14(5):620-3.

30. Flores S., Gösset G., Flores N., de Graaf A. A., Bolivar F. 2002, Analysis of carbon metabolism in Escherichia coli strains with an inactive phosphotransferase system by 13C Labeling and NMR Spectroscopy Met. Engineering 4, 124-137

31. Franchini A.G., Egli T. 2006 Global gene expression in Escherichia coli K-12 during short-term and long-term adaptation to glucose-limited continuous culture conditions. Microbiology. Jul;152(Pt 7):2111-27.

32. Geissmann TA, Touati D. 2004 Hfq, a new chaperoning role: binding to messenger RNA determines access for small RNA regulator. EMBO J. Jan 28;23(2):396-405

33. Gösset G. 2005 Improvement of Escherichia coli production strains by modification of the phosphoenolpyruvate:sugar phosphotransferase system. Microb Cell Fact. May 16;4(1):14.

34. Gösset, G., Z. Zhang, S. Nayyar, W. A. Cuevas, and M. H. Saier, Jr. 2004. Transcriptome analysis of Crp-dependent catabolite control of gene expression in Escherichia coli. J. Bacterid. 1863516-3524

35. Heller K.B., Lin E.C., Wilson T.H. 1980. Substrate specificity and transport properties of the glycerol facilitator of Escherichia coli. J. Bacteriol. V. 144, p.274-278.

36. Henderson PJ. 1990 Proton-linked sugar transport systems in bacteria J Bioenerg Biomembr. Aug;22(4):525-69.

37. Henderson PJ, Maiden MC 1990 Homologous sugar transport proteins in Escherichia coli and their relatives in both prokaryotes and eukaryotes. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sei. Jan 30;326(1236):391-410

38. Henderson P., Giddens R., Jones-Mortimer M. 1977 Transport of galactose, glucose and their molecular analogues by Escherichia coli K12 Biochem. J., 162,309-320

39. Hernändez-Montalvo V, Valle F, Bolivar F, Gösset G. 2001 Characterization of sugar mixtures utilization by an Escherichia coli mutant devoid of the phosphotransferase system. Appl Microbiol Biotechnol. Oct;57(l-2):186-91

40. Higgins C.F. 2001. ABC transporters: physiology, structure and mechanism: an overview. Res. Microbiol. V. 152, p.205-210.

41. Higgins C.F., Ames G.E. 1981. Two periplasmic transport proteins which interact with a common membrane receptor show extensive homology: complete nucleotide sequences. Proc. Natl. Acad. Sei. USA. V. 78, p.6038-6042.

42. Higgins C.F., Haag P.D., Nikaido K., Ardeshir G„ Garcia G., Ames G.F.-L. 1982. Complete nucleotide sequence and identification of membrane components of the histidine transport Operon of S. typhimurium. Nature. V. 298, p.723-727.

43. Home P., Henderson P.J. 1983 The association of proton movement with galactose transport into subcellular membrane vesicles of Escherichia coli. Biochem J. Mar 15;210(3):699-705.

44. Kadner RJ. 1990. Vitamin Bi2 transport in Escherichia coli: energy coupling between membranes. Mol. Microbiol. V. 4, p.2027-2033.

45. Kadner R.J., Murphy G.P., Stephens C.M. 1992 Two mechanisms for growth inhibition by elevated transport of sugar phosphates in Escherichia coli. J Gen Microbiol. 0ct;138(10):2007-14

46. Kerppola R.E., Ames G.F.-L. 1992. Topology of the hydrophobic membrane-bound components of the histidine periplasmic permease. Comparison with other members of the family. J. Biol. Chem. V. 267, p.2329-2336.

47. Khankai R, Chin JW, Ghosh D, Cirino PC. 2009 Transcriptional effects of CRP* expression in Escherichia coli. J Biol Eng. Aug 24;3:13.

48. Kimata K, Inada T, Tagami H, Aiba H. 1998 A global repressor (Mlc) is involved in glucose induction of the ptsG gene encoding major glucose transporter in Escherichia coli. Mol Microbiol.',29:1509-1519

49. Kimata K, Tanaka Y, Inada T, Aiba H. 2001 Expression of the glucose transporter gene, ptsG, is regulated at the mRNA degradation step in response to glycolytic flux in Escherichia coli. EMBO J. Jul 2;20(13):3587-95

50. Lee S-J, Boos W, Bouche JP, Plumbridge J. 2000 Signal transduction between a membrane-bound transporter, PtsG, and a soluble transcription factor, Mlc, of Escherichia coli. EMBO J.; 19:5353-5361

51. Lindsay S.E., Bothast R.J., Ingram L.O. 1995 Improved strains of recombinant Escherichia coli for ethanol production from sugar mixtures. Appl Microbiol Biotechnol. Apr;43(l):70-5.

52. Linton KJ, Higgins CF. 1998 The Escherichia coli ATP-binding cassette (ABC) proteins. Mol Microbiol. Apr;28(l):5-13. Review.

53. Maiden MC, Jones-Mortimer MC, Henderson PJ. 1988 The cloning, DNA sequence, and overexpression of the gene araE coding for arabinose-proton symport in Escherichia coli K12. J Biol Chem. Jun 15;263(17):8003-8010.

54. Maki K, Morita T, Otaka H, Aiba H. 2010 A minimal base-pairing region of a bacterial small RNA SgrS required for translational repression of ptsG mRNA. Mol Microbiol. May;76(3):782-92

55. McDonald TP, Henderson 2001 Cysteine residues in the D-galactose-H+symport protein of Escherichia coli: effects of mutagenesis on transport, reaction with N-ethylmaleimide and antibiotic binding. PJBiochem J. Feb l;353(Pt 3):709-17.

56. Metzler D.E. 2001 Biochemistry: The chemical reactions of living cells: Sugars, polysaccharides, and glucopeptides V.l Ch.4 -N-Y: Academic Press, USA, 161-198

57. Morita T, El-Kazzaz W, Tanaka Y, Inada T, Aiba H. 2003 Accumulation of glucose 6-phosphate or fructose 6-phosphate is responsible for destabilization of glucose transporter mRNA in Escherichia coli. J Biol Chem. May 2;278(18): 15608-14.

58. Morita, T., Maki, K., Aiba, H. 2005 RNase E-based ribonucleoprotein complexes: Mechanical basis of mRNA destabilization mediated by bacterial noncoding RNAs. Genes & Dev.; 19:2176—2186.

59. Mueckler M, Caruso C, Baldwin SA, Pánico M, Blench I, Morris HR, Allard WJ, Lienhard GE, Lodish HF. 1985 Sequence and structure of a human glucose transporter. Science. Sep 6;229(4717):941-945.

60. Nam TW, Jung HI, An YJ, Park YH, Lee SH, Seok YJ, Cha SS 2008 Analyses of Mlc-IIBGlc interaction and a plausible molecular mechanism of Mlc inactivation by membrane sequestration. Proc Natl Acad Sei USA. Mar 11;105(10):3751-6

61. Nam T-W, et al. 2001 The Escherichia coli glucose transporter enzyme IICBGl0 recruits the global repressor Mlc. EMBO J.;20:491^198.

62. Nanchen A, Schicker A, Revelles O, Sauer U. 2008 Cyclic AMP-dependent catabolite repression is the dominant control mechanism of metabolic fluxes under glucose limitation in Escherichia coli. J Bacteriol. Apr;190(7):2323-30.

63. Notley-McRobb L., FerenciT. 1999 Adaptive mgl-regulatory mutations and genetic diversity evolving in glucose-limited Escherichia coli populations Environmental microbiology 1(1) 33-43

64. Pao S., Paulsen I., Saier M. 1998 Major Facilitator Superfamily Microbiology and Molecular BiologyReviews, Mar. 1-34

65. Paulsen I., Brown M., Skurray R., 1996 Proton-dependent Multidrug Efflux Systems Microbiological Rev., Dec 575-608

66. Peng L, Shimizu K. 2003 Global metabolic regulation analysis for Escherichia coli K12 based on protein expression by 2-dimensional electrophoresis and enzyme activity measurement. Appl Microbiol Biotechnol. Apr;61(2): 163-78.

67. Perrenoud, A., and U. Sauer. 2005. Impact of global transcriptional regulation by ArcA, ArcB, Cra, Crp, Cya, Fnr, and Mlc on glucose catabolism in Escherichia coli. J. Bacteriol. 1873171-3179

68. Plumbridge J. 1999 Expression of the phosphotransferase system both mediates and is mediated by Mlc regulation in Escherichia coli. Mol Microbiol.; 33:260-273

69. Plumbridge J. 1998 Expression of ptsG, the gene for the major glucose PTS transporter in Escherichia coli, is repressed by Mlc and induced by growth on glucose. Mol Microbiol. b;29:1053-1063

70. Plumbridge J. 2002 Regulation of gene expression in the PTS in Escherichia coli: the role and interactions of Mlc Curr Opin Microbiol. Apr;5(2): 187-93.

71. Ren C, Chen T, Zhang J, Liang L, Lin Z. 2009 An evolved xylose transporter from Zymomonas mobilis enhances sugar transport in Escherichia coli. Microb Cell Fact. Dec 15;8:66

72. Russell DR, Bennett GN. 1982 Construction and analysis of in vivo activity of E. coli promoter hybrids and promoter mutants that alter the -35 to -10 spacing. Gene. Dec;20(2):231-43.

73. Saier M.H. Jr., Beatty J.T., Goffeau A., Harley K.T., Heijne W.H., Huang S.C., Jack D.L., Jahn P.S., Lew K., Liu J., Pao S.S., Paulsen I.T., Tseng T.T., Virk P.S. 1999. The major facilitator superfamily. Mol. Microbiol. Biotechnol. V. 1, p.257-279.

74. Saier M.H. Jr., Tam R., Reizer A., Reizer J. 1994. Two novel families of bacterial membrane proteins concerned with nodulation, cell division and transport. Mol Microbiol. V. 11, p. 841-847.

75. Saier M H, Ramseier T M, Reizer J. Regulation of carbon utilization. In: Neidhardt F C, editor; Neidhardt F C, editor. Escherichia coli and Salmonella. Washington, D.C.: American Society for Microbiology; 1996. pp. 1325-1343

76. Schiefner A, et al. 2005 The crystal structure of Mlc, a global regulator of sugar metabolism in Escherichia coli. J Biol Chem. ;280:29073-29079

77. Scripture J.B., Voelker C., Miller S., O'Donnell R.T., Polgar L., Rade J., Horazdovsky B.F., Hogg R.W. 1987. High-affinity L-arabinose transport operon. Nucleotide sequence and analysis of gene products. J. Mol. Biol. V 197, p.37-46.

78. Seitz S, Lee SJ, Pennetier C, Boos W, Plumbridge J. 2003; Analysis of the interaction between the global regulator Mlc and EIIBGIc of the glucose-specific phosphotransferase system in Escherichia coli. J Biol Chem. 278:10744-10751

79. Shin D, Lim S, Seok YJ, Ryu S 2001 Heat shock RNA polymerase (E sigma(32)) is involved in the transcription of mlc and crucial for induction of the Mlc regulon by glucose in Escherichia coli. J Biol Chem. Jul 13;276(28):25871-5.

80. Shin D, Cho N, Heu S, Ryu S. 2003 Selective regulation of ptsG expression by Fis. Formation of either activating or repressing nucleoprotein complex in response to glucose. J Biol Chem. Apr 25;278(17): 14776-81.

81. Silver S., Walderhaug M. 1992. Gene regulation of plasmid- and chromosome-determined inorganic ion transport in bacteria. Microbiol. Rev. V. 56, p. 195-228.

82. Singer S.J., Nicolson G.L. 1972. The fluid mosaic model of the structure of cell membranes. Science. V. 175, p.720-731.

83. Skare J.T., Postle K. 1991. Evidence for a TonB-depended energy transduction complex in Escherichia coli. Mol. Microbiol. V. 5, p.2883-2890.

84. Sparrow C.P., Ganong B.R., Raetz C.R.H. 1984. Escherichia coli membrane vesicles with elevated phosphatide acid levels. Biochim. Biophys. Acta. V. 794, p.373-383.

85. Sullivan K.H., Hegeman G.D., Cordes E.H. 1979. Alteration of fatty acid composition of Escherichia coli by growth in the presence of normal alcohol. J. Bacterid. V. 138, p. 133-138.

86. Tanaka Y, Kimata K, Inada T, Tagami H, Aiba H. 1999 Negative regulation of the pis operon by Mlc: Mechanism underlying glucose induction in Escherichia coli. Genes Cells.-,4:391-399.

87. Tanner M.J.A. 1979. Isolation of integral membrane proteins and criteria for identifying carrier proteins. Curr. Topics Memb. Transp. V. 12, p.1-51.

88. Tsuchiya T., Lopilato J.,Wilson T.H. 1978. Effect of lithium ion on melibiose transport in Escherichia coli. J. Membr. Biol. V. 42, p.45-59.

89. Taverna RD, Langdon RG. 1973 Reversible association of cytochalasin B with the human erythrocyte membrane. Inhibition of glucose transport and the stoichiometry of cytochalasin binding. Biochim Biophys Acta. Oct 11;323(2):207-19

90. Urban C., Gelis. R.T. 1990. Purification and properties of a kinase from Escherichia coli K-12 that phosphory lates two periplasmic transport proteins. J. Biol. Chem. V. 265, p. 17831786.

91. VandenBoom T., Cronan J.E., Jr. 1989. Genetics and regulation of bacterial lipid metabolism. Annu. Rev. Microbiol. V. 43, p.317-343.

92. Vanderpool CK, Gottesman S. 2004 Involvement of a novel transcriptional activator and small RNA in post-transcriptional regulation of the glucose phosphoenolpyruvate phosphotransferase system. Mol Microbiol. Nov;54(4): 1076-89

93. Wang Q, Wu C, Chen T, Chen X, Zhao X. 2006 Expression of galactose permease and pyruvate carboxylase in Escherichia coli ptsG mutant increases the growth rate and succinate yield under anaerobic conditions. Biotechnol Lett. 2006 Jan;28(2):89-93.

94. Wright J.K. 1986. The kinetic mechanism of galactoside/H4 cotransport in Escherichia coli. Biochim. Biophys. Acta. V. 855, p.391-416

95. Yamada K, Nakata M, Horimoto N, Saito M, Matsuoka H, Inagaki N. 2000 Measurement of glucose uptake and intracellular calcium concentration in single, living pancreatic beta-cells. J Biol Chem. Jul 21;275(29):22278-83.

96. Yoshioka K, Takahashi H, Homma T, Saito M, Oh KB, Nemoto Y, Matsuoka H. 1996 A novel fluorescent derivative of glucose applicable to the assessment of glucose uptake activity of Escherichia coli. Biochim Biophys Acta. Feb 9;1289(l):5-9.

97. Zhang X, Jantama K, Moore JC, Jarboe LR, Shanmugam KT, Ingram LO. 2009 Metabolic evolution of energy-conserving pathways for succinate production in Escherichia coli. Proc Natl Acad Sei USA. Dec l;106(48):20180-5.

98. Список печатных работ, опубликованных по теме диссертации:

99. Рыбак К.В., Сливинская Е.А., и др. Способ получения L-аминокислот с использованием бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae (XylE)

100. Патент РФ №2304615 Выдан 20.08. 2007

101. Рыбак К.В., Сливинская Е.А., и др. Способ получения L-аминокислот с использованием бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae (FucPIKUR)

102. Патент РФ № 2318870 Выдан 10.03. 2008

103. Рыбак К.В., Сливинская Е.А., и др. Способ получения L-аминокислот с использованием бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae (AraFGH)

104. Патент РФ №2338783 Выдан 20.11.2008

105. Рыбак К.В., Сливинская Е.А., и др. Способ получения L-аминокислот с использованием бактерии, принадлежащей к семейству Enterobacteriaceae (AlsABC)

106. Патент РФ №2351646 Выдан 10.04.2009

107. Сливинская Е.А., Рыбак К.В., Шереметьева М.Е., Машко С.В., Козлов Ю.И. «Влияние конститутивного синтеза Н+-симпортеров некоторых моносахаридов на потребление D-глюкозы клетками E.coli»

108. Материалы 5-го Конгресса Вавиловского Общества Генетиков и Селекционеров, 21-27 июня 2009