Новости

7 сентября, 2022 12:38

Мицелиальный гриб помог увеличить синтез лекарства для лечения болезней печени

Российские ученые предложили микробиологический метод, позволяющий эффективно синтезировать урсодезоксихолевую кислоту — препарат, который широко используется при лечении различных заболеваний печени. Традиционно ее получают в процессе сложных химических реакций, которые малоэффективны и экологически небезопасны. Авторы «научили» мицелиальный гриб, способный вызывать болезни зерновых культур, синтезировать урсодезоксихолевую кислоту из вещества-предшественника с выходом до 88%. Такой подход позволит упростить и удешевить производство важного для медицины соединения. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале AMB Express.
Регенерация протопластов Gibberella zeae без обработки ультрафиолетом (а) и после обработки в течение двух, трех, пяти и шести минут (b, c, d, e). Источник: Kollerov V. and Donova M. / AMB Express, 2022
Урсодезоксихолевая кислота — лекарственное средство, используемое в современной медицине для лечения и профилактики хронических воспалительных заболеваний печени, к которым относятся гепатит и цирроз, а также для растворения камней в желчном пузыре. Кроме того, препарат предотвращает развитие рака толстой кишки.

На сегодняшний день урсодезоксихолевую кислоту в промышленных масштабах производят химически, но этот процесс сложен, экологически небезопасен и малоэффективен — лишь 30% вещества-предшественника превращается в нужное соединение. Ученые разрабатывают альтернативные способы получения урсодезоксихолевой кислоты, и наиболее перспективно с этой точки зрения использование микроорганизмов-продуцентов, которые способны ее синтезировать.

Ранее биотехнологи из Института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г. К. Скрябина Пущинского научного центра биологических исследований РАН (Пущино) исследовали способность различных микроскопических грибов синтезировать урсодезоксихолевую кислоту из вещества-предшественника (литохолевой кислоты) и выявили наиболее перспективный штамм гриба Gibberella zeae, также известного как фузариум злаковый, обладающий высокой активностью фермента, необходимого для такого превращения. Использование этого штамма позволяет получать целевой продукт в одну биотехнологическую стадию с двукратным увеличением выхода по сравнению с химическим синтезом.



Микрофотографии гриба Gibberella zeae. Источник: Kollerov V. and Donova M. / AMB Express, 2022.

В новой работе авторам удалось повысить продуктивность грибной культуры в синтезе урсодезоксихолевой кислоты до 88%. Для этого исследователи получили мутантные штаммы с повышенной активностью. Ученые разработали оригинальную процедуру получения протопластов — клеток гриба, не имеющих клеточной стенки. Активно растущий мицелий, или тело гриба, на подходящей питательной среде обработали специальными ферментами, разрушающими клеточную стенку. Это было необходимо для последующего мутагенеза с помощью ультрафиолетового облучения и для получения мутантных клонов с большим числом случайных мутаций, среди которых оказалась бы нужная. В результате эксперимента авторы выявили 27 клонов, три из которых синтезировали на 10-30% больше урсодезоксихолевой кислоты, чем исходные клетки родительского штамма.
«Мы определили оптимальные условия для роста и получения протопластов грибной культуры Gibberella zeae и их мутагенеза. Это позволило значительно повысить эффективность микробиологического синтеза урсодезоксихолевой кислоты. В дальнейшем мы планируем определить ген, ответственный за синтез фермента, катализирующего ключевую реакцию этого процесса. Это позволит изучить его молекулярные механизмы, а также условия, способствующие дальнейшему увеличению продуктивности грибной культуры», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Марина Донова, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник Института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г. К. Скрябина Пущинского научного центра биологических исследований РАН.

29 февраля, 2024
Химики СПбГУ синтезировали нетоксичные соединения, перспективные для терапии рака груди
Учение разработали линейку соединений, которые могут вмешиваться в метаболические процессы раковых к...
28 февраля, 2024
Вещество из печени дальневосточного кальмара уменьшило воспаление при повреждении почек
Ученые показали, что вещество, выделенное из печени дальневосточного кальмара, снижает воспаление в ...