Институт цитологии и генетики, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск, 630090, Россия
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, 630090, Россия

Аннотация. Основным ферментом, метаболизирующим нитрит в клетках E. coli при низких концентрациях субстрата в среде, является периплазматическая Nrf нитритредуктаза. Ранее нами была разработана модель утилизации нитрита клетками E. coli при культивировании их в условиях стационарного роста в проточном хемостате, которая учитывала динамику экспрессии nrf и nir оперонов, кодирующих структуру ферментов, метаболизирующих и транспортирующих нитрит. Анализ модели показал, что для описания кинетики накопления нитрита в хемостате в области микромолярных концентраций нитрита требуется введение в модель дополнительного предположения о наличии в клетке более высокого уровня утилизации нитрита, чем это следует из генетических исследований. В настоящей работе мы показали, что существующее противоречие между результатами генетических и физиологических исследований в области низких концентраций нитрита может быть объяснено свойствами Nrf фермента, каталитическая активность и стабильность которого зависят от его локализации в периплазме, а возможность секреции белка в периплазму определяется наличием на мембране электрического потенциала. Анализ модели показал, что при низких концентрациях нитрита локальное изменение концентрации фермента при переходе из цитоплазмы в периплапазматическое пространство клетки под действием мембранного потенциала достаточно для формирования более высокой активности NrfA редуктазы в периплазме, чем это можно было ожидать, исходя из данных по уровню экспрессии nrf оперона.

Ключевые слова: моделирование, регуляция экспрессии генов, Escherichia coli, анаэробное дыхание, нитритредуктазы.