Сравнительная характеристика стероид-трансформирующей активности грибов деструкторов темперной живописи

Bibliographic Details
Title:	Сравнительная характеристика стероид-трансформирующей активности грибов деструкторов темперной живописи
Source:	VII Пущинская конференция «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», шко- ла-конференция для молодых ученых, аспирантов и студентов «Генетические технологии в микробио- логии и микробное разнообразие».
Publisher Information:	Crossref, 2024.
Publication Year:	2024
Subject Terms:	биотрансформация, цитохромы, стероиды, мицелиальные грибы
Description:	Биотрансформация с использованием микроорганизмов является важным технологическим этапом в промышленном синтезе биологически активных стероидных молекул. Лекарственные препараты, созданные на их основе, являются самыми продаваемыми на фармацевтическом рынке после антибиотиков, а их количество на 2018 год превысило 300 единиц [1]. Использование микроорганизмов в процессе синтеза и последующее снижение стоимости конечного продукта позволило сделать стероидные лекарства одними за самых доступных для потребителя. Хорошим примером служит кортизон, стоимость которого сократилась с 200$/г до 1$/г после внедрения стадий биотрансформации с Rhizopus arrhizus ATCC 11145 и Aspergillus niger ATCC 9142 в технологический процесс [2].В живых системах важнейшие реакции биотрансформации, возможны благодаря наличию ферментов, способных осуществлять регио- и/или стереоспецифичные реакции, которые трудно осуществимы при чисто химическом синтезе. Среди ферментов, трансформирующих стероиды, одними из важнейших являются цитохромы P450 (CYP 450), способные проводить различные реакции модификации стероидов в том числе окислительное гидроксилирование, галогенирование, эпоксидирование и другие [3, 4]. Для поиска важных реакций трансформации одним из наиболее перспективных видится царство грибов (где обнаружено наибольшее разнообразие CYP 450, ~400 семейств) [5]. CYP 450 мембранносвязанные белки, располагаются на мембране эндоплазматического ретикулума или на внутренней мембране митохондрий. Для их работы необходимы дополнительные белки-партнеры по электрон передающей цепи, такие как NADPH-зависимая Р450-редуктаза [3]. В промышленности такую систему трудно реализовать ex vivo, поэтому используют мицелиальные грибы, способные катализировать интересующие реакции.В 2018 году были выделены мицелиальные грибы, для которых продемонстрировали наличие способности расти на лакокрасочных материалах, используемых в темперной живописи [6], в том числе на темперных красках. Темперные краски получают на основе яичного желтка, являющегося одним из самых богатых источников холестерина в природе (до 2-х % от сухой массы). В связи с этим данные грибы являются перспективными объектами для поиска разнообразных стероид трансформирующих активностей.В нашей работе определили наличие стероид-трансформирующей активности у 10-ти штаммов мицелиальных грибов, отобранных с поверхностей экспонатов темперной живописи и поверхностей залов основного исторического здания Государственной Третьяковской галереи (Москва, Лаврушинский переулок, 10) и охарактеризованных филогенетически по межгенным участкам рДНК: Aspergillus versicolor STG-25G, Ulocladium sp. AAZ-2020a STG-36, Cladosporium halotolerans STG-52B, Aspergillus creber STG-57, Aspergillus versicolor STG-86, Aspergillus creber STG93W, Cladosporium parahalotolerans STG-93B, Simplicillium lamellicola STG-96, Microascus paisii STG-103 и Aspergillus protuberus STG-106. Активность определяли в состоянии роста культур на среде F (г/л: cахароза 30, дрожжевой экстракт 5, NaNO3 2, (NH4) H2PO4 3, KCl 0.5, MgSO4 x 7H2O, pH 5,5–6,0) по отношению к андростендиону (АД) и андростендиендиону (АДД) и в 0.15 М калий-фосфатном буфере (pH = 6.0) по отношению к АД. Отбор проб проводили через 24, 48, 72 ч после внесения в питательную среду АД и АДД. Стероиды экстрагировали из проб этилацетатом и анализировали методами тонкослойной хроматографии и газовой хромато-масс-спектрометрии. Для идентификации соединений по полученным масс-спектрам использовали базы данных NIST 2014 (DOI:10.1007/s13361-016-1589-4) и Reaxys (https://www.reaxys.com). В качестве контроля использовали промышленной штамм C. lunata ВКПМ-F981.Все исследованные мицелиальные грибы продемонстрировали стероид-трансформирующую активность. Были замечены существенные различия в активности при трансформации АД в питательной среде по сравнению с трансформацией АД в буфере. В питательной среде штаммы STG-25 и STG-86 селективно трансформировали АД в тестостерон, в буфере такой активности не было. Для штамма STG-57 были различия в соотношении продуктов трансформации и степени потребления субстрата, качественный состав продуктов не имел значимых отличий. Штамм STG-93W имел схожий профиль продуктов трансформации, однако при росте на питательной среде образовывал 6β-ОН-АД, в буфере образовывал 6β-ОН-ТС. Штамм STG-106 продемонстрировал качественные различия – среди продуктов трансформации АД в буфере были андростан-3,11,17-трион, 6β-ОН-ТС и другие вещества, которые не обнаружены при трансформации АД в питательной среде. Одним из самых активных штаммов оказался STG-96, который продемонстрировал существенные различия как в качественном составе продуктов, так и в их количественном соотношении, например, при трансформации в питательной среде, по сравнению с трансформацией в буфере, данный штамм образовывал 7α-ОН-АД, обладающий диуретической активностью [7], 6β-ОН-АД и 5β-Н-андростан-3,6,17-трион. Штамм STG-52B активнее потреблял АД при росте на питательной среде, тогда как в буфере продемонстрировал способность к образованию тестостерона. Штамм STG-93B в питательной среде образовывал 15α-ОН-АД, 6β-ОН-АД и более активно потреблял АД, по сравнению с трансформацией в буфере. STG-36 при росте на питательной среде показал способность образовывать только восстановленные продукты трансформации – 3α-ОН-5β-Н-андростан-17-он и 5β-Н-андростан-3,17-дион, тогда как при трансформации в буфере данный штамм вместе с этими веществами образовывал 14α-ОН-АД и тестостерон. При трансформации АДД штаммы STG-25, STG-106, STG-93B продемонстрировали 14α гидроксилирующую активность, при трансформации АД ее обнаружено не было. При трансформации АДД штамм STG-93W продемонстрировал 17β редуктазную активность.В данной работе мы впервые показываем, что грибы-деструкторы темперной живописи обладают различной стероид-трансформирующей активностью в зависимости от условий среды и трансформируемого субстрата и могут использоваться для дальнейшего скрининга перспективных трансформаций.
Document Type:	Article Conference object
Language:	Russian
DOI:	10.34756/geos.2021.17.38036
Accession Number:	edsair.doi...........bcf5f6a8f3da9be7e31a2efe7d63ad41
Database:	OpenAIRE

Description
DOI:	10.34756/geos.2021.17.38036