Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчетный период коллективом исполнителей был теоретически обоснован выбор растительных объектов регионального сырья в качестве биостимуляторов микробной культуры. Для F. betulae. T. officinale T. pratense, солодовых ростков было установлено содержание сырого протеина, золы, клетчатки, дубильных веществ, определен аминокислотный состав, концентрация отдельных сахаров, витаминов, макро-и микроэлементов. Установлено, что в исследуемом сырье содержатся необходимые, включая незаменимые, для развития дрожжевой культуры легкоусвояемые углеводы, аминокислоты, витамины, минеральные вещества. Методом сверхкритической углекислотной экстракции получены экстракты для T. officinale, T. pratense, F. betulae, солодовых ростков. Определены рациональные параметры экстракции с учетом особенностей сырья: для T. officinale рабочее давление экстракции 15,0 МПа, для T. pratense 8,0-15,0 МПа. Применение сорастворителя (96% этилового спирта) позволило извлечь БАВ другого состава, что подтверждено результатам газовой хроматографии. Для солодовых ростков и F. betulae СО2 экстракция оказалась нецелесообразной в связи с низким выходом экстракта и наличием в составе тугоплавких компонентов. Для солодовых ростков предложен комбинированный способ обработки ультразвуком с последующим биокатализом. Максимальный выход сухих веществ и аминного азота обеспечивается в экстракте солодовых ростков при воздействии на сырье УЗ мощностью 440 Вт в течение 3 мин и отечественного ферментного препарата ГлюкоЛюкс Макс в течение 60‒120 мин при 55°С. Определены физико-химические показатели продуктов экстракции. Установлена корреляция коэффициента преломления и давления экстракции в рабочей колонке. Для отдельных фракций СО2-экстрактов определен методом ГХ химический состав, указана потенциальная биологическая активность выделенных веществ. Разработаны с использованием нейронных сетей математические модели зависимости физико-химических показателей экстрактов от способов и параметров извлечения БАВ. Установлено, что прогнозируемые значения выходных переменных (содержание в экстрактах сухих веществ, аминного азота, бродильной активности дрожжей, обработанных экстрактами) в большинстве случаев совпадают с экспериментальными данными. Выявлен активирующий потенциал продуктов экстракции (СО2-экстрактов и СО2-шротов) на физиолого-биохимические свойства пивных дрожжей. Показана большая эффективность воздействия на биокаталитическую активность и показатели физиологического состояния дрожжевой культуры СО2-экстрактов и шротов T. officinale в сравнении с T. pratense. Биокаталитический потенциал дрожжей при обработке исследуемыми СО2-экстрактами возрастает в среднем в 2 раза, в случае применения СО2-шротов в дозировках в 3,5 раза. Из биомассы дрожжей, активированных экстрактом солодовых ростков, были выделены пептиды, идентифицирован их аминокислотный состав, методом МАЛДИ-ТОФ масс-спектрометрии установлены аминокислотные последовательности. Фракции пептидов активированных (опыт) и неактивированных (контроль) дрожжей имеют близкие по значению количество остатков аминокислот и молекулярной массы. Большая часть пептидов имеет неупорядоченную третичную структуру с преобладанием разветвленной структуры и небольшого участка α-спирали. В базах PepBank, Uniprot, APD3 обнаружены аналоги выделенным пептидам с вероятностью совпадений 39‒100%. Отдельные фракции опытного образца характеризуются преимущественным содержанием аминокислот Lys, Thr, Ala, Asn, но отсутствием во всех фракциях Trp и Cys. В пептидах контрольного образца отсутствует преобладание каких-либо однотипных аминокислот, во всех фракциях не обнаружен Trp, в отдельных фракциях не выявлены His, Pro, Cys, Asp. Отличительная особенность пептидов опытного образца от контрольного ‒относительно низкое содержание в составе гидрофобных аминокислот (в среднем на 22%), полярных незаряженных (на 10%), более высокой долей катионных аминокислот (в среднем в 2,2 раза). Установлена в исследованиях in vitro биологическая активность отдельных фракций выделенных пептидов опытного образца: антиоксидантная способность (0,102‒0,114)±0,003 ммоль-экв Тролокса/дм3), противовирусная активность, регенеративная способность (снижение в среднем на 60% количества поврежденных клеток при дозе пептида 20 мкг/см3 в сравнении с 10 мкг/см3), противоопухолевое действие (подавление на 50% от начального содержания опухолевых клеток линии C6 при концентрации пептида 50‒175 мкг/см3). Пептиды контрольного образца характеризуются отсутствием исследуемых активностей, за исключением противоопухолевой способности одной из фракции.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Методом ультра-ВЭЖХ проведено фракционирование трипсиновых гидролизатов белков дрожжей Saccharomyces cerevisiae, активированных CO2-шротом Taraxacum officinale (опытный образец) и без активации (контроль). В опытном образце выявлено 310 индивидуальных пептидов и 24 фракции, что в 8 раз превышает контроль (38 пептидов, 22 фракции). В контрольном образце идентифицировано 38 индивидуальных пептидов, распределенных в 22 фракциях. Большинство (76 %) имели длину от 9 до 19 аминокислотных остатков (а.о.) с молекулярной массой (м.м.) от 948,46 до 2140,14 Да, 24% – от 21 до 39 а.о. с м.м. 948,47-3752,96 Да. В опытном образце выделено 24 фракции с 310 индивидуальными пептидами, что в 8 раз превышает показатель контроля. Подавляющее большинство (85%) также попадало в биологически релевантный диапазон от 11 до 19 а.о. с м.м. от 898,44 до 2162,15 Да, 5% составили более длинные пептиды (20-41 а.о.) с м.м. 1412,80-3968,09 Да, 10% – короткие (7-10 а.о.) с массой от 819,45 до 1411,82 Да. Установлено, что в выделенных фракциях ТГ дрожжей, активированных СО2-шротом T. officinale и без активации, встречаются посттрансляционные модификации (например, фосфорилирование, окисление, гликозилирование), обусловливающие активацию или регуляцию активности пептида. Модификации происходят в процессе синтеза белков внутри клетки, определяются ее метаболизмом и не зависят от протокола и условий эксперимента. С использованием компьютерного моделирования пространственной структуры (двух- и трехмерной) установлено, что структуры большинства пептидов имеют развернутые конформации или α-спиральную структуру. Для ряда фракций предсказано образование β-складчатых структур. Идентифицированные пептиды имеют невысокую гомологию (32-47%) с известными антимикробными пептидами, подтверждая их структурную новизну. Пептиды опытного образца показывают большее разнообразие в аминокислотном составе, особенно включение Ala, Asp, Glu и Leu. Контроль содержал фракцию с 16 из 20 протеиногенных аминокислот, в то время как опытный образец — несколько фракций с 15. Пептиды отличаются по гидрофобности и заряду, с гидрофобными пептидами в большинстве фракций, в опытном образце диапазон GRAVY варьируется от сильно гидрофильного до высоко гидрофобного. Сравнительный анализ на основании баз данных PepBank (http://pepbank.mgh.harvard.edu/), Uniprot (https://www.uniprot.org/), APD3 (https://aps.unmc.edu/prediction/predict) показал, что 33% пептидов опытного образца имели 3-4 прогнозируемых вида активности против 22% в контроле, что количественно подтверждает усиление функционального потенциала под действием активатора CO2-шрота T. officinale. Наиболее перспективные фракции для антимикробной активности: 6.1, 7.2, 30.16, тогда как фракции 1, 24.9 действуют как хелаторы металлов. Фракции 7.1 и 30.13 регулируют сигнальные пути. 33% пептидов опытного образца имеют 3-4 прогнозируемых вида активности, что подтверждает усиление функционального потенциала под действием CO2-шрота. Были выбраны пять пептидов для проверки биологической активности. Изучены три вида активности. Цитотоксическую активность (анализ CCK-8) на линии клеток Jurkat Т-клеточного лейкоза человека показали через 48 ч все пептиды в дозе 20 мкг/см3. Пептиды из активированных дрожжей проявили большую эффективность: фракции 32.1 и 30.16 снижали жизнеспособность опухолевых клеток до 41±2% и 48±2% соответственно, тогда как фракция 1 из контрольного образца – лишь до 67±3%. На линии нормальных эмбриональных клеток почки человека HEK-293 ни один пептид не проявил значимой токсичности (жизнеспособность > 93%), что указывает на их избирательное действие на опухолевые клетки. Антимикробная активность (метод дисков) обнаружена у исследуемых пептидов преимущественно против грамположительной бактерии Bacillus subtilis и дрожжевого гриба Candida albicans. Наибольшие зоны подавления роста отмечены для фракции 6.1 (16 мм против B. subtilis, 21 мм против C. albicans) и фракции 30.16 (20 мм и 22 мм соответственно). Активность против грамотрицательной Pseudomonas aeruginosa была минимальной или отсутствовала. Противовирусная активность протестированными пептидами в используемой тест-системе при концентрации ИД₅₀ 232,2 мкг/см3 не выявлена. Сравнительная оценка пептидов из дрожжей, активированных CO2-шротом и ЭРС (экстрактом солодовых ростков), показывает, что CO2-шрот запускает "тотальный" ответ протеома, создавая более широкий спектр пептидов, в то время как ЭРС модифицирует специфические пути. Пептиды CO2-шрота действуют более универсально, тогда как пептиды ЭРС имеют узкую направленность и специализированные функции, что дает преимущество при решении задач репарации и межклеточной коммуникации. По результатам исследования были опубликованы публикации: 1)Рябоконева Л.А. Флюидная экстракция как способ выделения, фракционирования биологически активных веществ / Л.А. Рябоконева, Л.В. Пермякова, И. Ю. Сергеева, А.С. Марков // Ползуновский вестник. 2025. No 3, С. 24–30. doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2025.03.004. (RSCI) 2)Пермякова Л. В. Продукты углекислотной экстракции как биоактиваторы дрожжей Saccharomyces cerevisiae. /Л.В. Пермякова, Л.А. Рябоконева, И.Ю. Сергеева, С.С. Лашицкий, Я. Ли, Ю Хуан . Техника и технология пищевых производств. 2025. Т. 55. № 3. С. 607–623. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2025-3-2592 (Scopus ) Материалы конференций: 1)Рябоконева Л.А. Фракционирование трипсиновых гидролизатов saccharomyces cerevisiae, активированных СО2-шротами/ Л.А. Рябоконева, Л.В. Пермякова, С.С. Лашицкий // Сборник тезисов IV Международного симпозиума, Кемерово, 2025 с 211-213. 2) Пермякова Л.В., Использование ультразвукового воздействия для получения экстрактов из отхода производства солода / Л.В. Пермякова, В.А.Помозова, С.С.Лашицкий IV Всероссийская (национальная) научно-практическая конференция «Потребительский рынок. Время новых решений», 2 декабря 2025 г., Новосибирск