Российские ученые создали эффективный микробиологический метод синтеза урсодезоксихолевой кислоты

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.

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.

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.

Вещество-предшественник (литохолевая кислота)

«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.

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов (ныне Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН) основан в 1965 г. Созданные на его базе лаборатории сыграли важную роль в становлении и развитии отечественной микробиологии и биотехнологии. Общая численность сотрудников более 400 человек, из них научных сотрудников – 150, в т.ч. 3 члена-корреспондента РАН, 22 доктора наук, 90 кандидатов наук.

В структуру Института входят Всероссийская коллекция микроорганизмов (ВКМ) и Опытно-технологическая установка (ОТУ). Коллекционная и научная деятельность ВКМ направлена на изучение микробного разнообразия и использование его биотехнологического потенциала. Коллекция признана в качестве Международного органа по депонированию как наиболее крупная микробиологическая коллекция России не медицинского профиля. ОТУ является уникальной по совокупности параметров базой для разработки широкого спектра биотехнологий.

Источник: https://indicator.ru/

8.09.2022