Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 61, № 3 (2025)
Статьи
Перспективы применения Bacillus amyloliquefaciens в биоконтроле, метаболической инженерии и экспрессии белка (обзор)
Аннотация
В обзоре представлена характеристика, состав метаболитов и биотехнологические свойства Bacillus amyloliquefaciens. Обзор содержит описание генетических инструментов и метаболических возможностей B. amyloliquefaciens, подчеркивая при этом потенциал бактерий в качестве базовых клеток для метаболической инженерии и экспрессии белка. Обсуждается роль бактерий в производстве химических веществ, ферментов и других промышленных биопродуктов, а также их применение для борьбы с патогенными бактериями и укрепления здоровья кишечника. В сельском хозяйстве B. amyloliquefaciens продемонстрировали потенциал в качестве биоудобрения, средства биоконтроля с антифунгальными, антибактериальными и противовирусными свойствами. Несмотря на многочисленные потенциальные области применения, B. amyloliquefaciens остаются недостаточно изученными. В обзоре подчеркивается необходимость дальнейших исследований и разработки передовых инженерных методов и технологий генетического редактирования специально для B. amyloliquefaciens, что в конечном итоге позволит полностью раскрыть потенциал их применения как в исследованиях, так и промышленности.
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):221-235
221-235
Влияние S-нитрозоглутатиона на количество и активность эритроидного ядерного фактора Nrf2 в клетках гепатоцеллюлярной карциномы человека
Аннотация
S-нитрозоглутатион (GSNO) является эндогенным донором оксида азота (NO), который, в свою очередь, может выступать как в качестве сигнальной молекулы, так и токсического агента, образуя активные формы азота (АФА). Целью данного исследования было изучение механизма участия NO в регуляции функционирования эритроидного ядерного фактора 2 (Nrf2), являющегося редокс-чувствительным транскрипционным фактором. Показано, что при воздействии GSNO на клетки линии гепатоцеллюлярной карциномы человека (HepG2) уровень внутриклеточного NO дозозависимо возрастал при инкубации в течение 24 и 72 ч. Максимальное увеличение уровня NO при концентрации 100 мкМ приводило к снижению уровня небелковых SH-групп, максимальному возрастанию уровня 3-нитротирозина и дитирозина, что способствовало снижению жизнеспособности клеток. Донор NO — S-нитрозоглутатион при экспозиции в течение 24 ч активировал Nrf2, скорее всего, за счет нитрозилирования белка Keap1, а при воздействии в течение 72 ч не только активировал Nrf2, но и приводил к повышению его количества. Этот процесс осуществлялся через NO-цГМФ-сигнальный путь. Активация Nrf2 является ключевым фактором в обеспечении защиты клеток от токсического воздействия продуктов нитрозативного стресса.
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):236-248
236-248
Физико-химические и каталитические свойства гомогенных изоформ γ-гидроксибутиратдегидрогеназы из кукурузы (Zea mays L.)
Аннотация
γ-Гидроксибутиратдегидрогеназа (ГБДГ) — фермент класса оксидоредуктаз, катализирующий обратимое превращение сукцинилового полуальдегида (ССА) в γ-гидроксимасляную кислоту (ГОМК). Установлено, что в проростках кукурузы ГБДГ имеет митохондриальную (73.7%) и цитоплазматическую локализацию (26.3%). Получены два гомогенных препарата изоформ ГБДГ из 7-дневных проростков кукурузы. Очищенный препарат ГБДГ1 имел молекулярную массу нативной молекулы 60.3 кДа (Мr отдельных субъединиц ~15 кДа). ГБДГ2 — гетеромер с молекулярной массой ~ 286 кДа состоял из субъединиц с Mr в диапазоне от 52 до 66 кДа. Оптимальные значения рН полученных ферментов различались: для ГБДГ1 по реакции окисления γ-гидроксибутирата — 9.0, для ГБДГ2 оптимум рН — 7.0. Кинетика ферментативной реакции превращения ГОМК в сукциниловый семиальдегид подчиняется уравнению Михаэлиса-Ментен. Значение Км для ГБДГ1 по γ-гидроксимасляной кислоте составило 0.31 ± 0.01 мМ, а по НАД+ − 0.47 мМ ± 0.02. Для ГБДГ2 величина Км с субстратом ГОМК составляла 0.7 ± 0.03 мМ, Км по НАД+ 0.19 ± 0.01 мМ. Показано, что CaCl2 и KCl увеличивали активность ГБДГ1, в то время как MgCl2 оказывал незначительное ингибирующее действие. Каталитическая активность ГБДГ2 увеличивалась как в присутствии CaCl2, KCl, так и MgCl2. Проведенное исследование имеет как фундаментальное значение, расширяя знания о свойствах ГБДГ и ее роли в метаболизме растительной клетки, так и прикладное — данные о механизмах регуляции работы ГБДГ могут быть использованы для разработки методов увеличения продуктивности и устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды.
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):249-259
249-259
Оптимизация биосинтеза 1,3-бутандиола из глюкозы по обращенному пути β-окисления жирных кислот рекомбинатными штаммами Escherichia coli
Аннотация
В производных штамма Escherichia coli MG1655 ∆ackA-pta, ∆poxB, ∆ldhA, ∆adhE, лишенного путей смешанно-кислотного брожения, усилена экспрессия нативных генов L-1,2-пропандиол-оксидоредуктазы и НАДФН-зависимой альдегид-редуктазы, fucO и yqhD, и экспрессирован ген бутиральдегид-дегидрогеназы Clostridium saccharoperbutylacetonicum, bld. Способность к биосинтезу 1,3-бутандиола из глюкозы, в результате функционального обращения β-окисления жирных кислот, придана рекомбинантам за счет повышенной экспрессии генов atoB и fadB, кодирующих ацетил-КоА С-ацетилтрансферазу и бифункциональную (S)-3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназу/еноил-КоА-гидратазу. Достигнута анаэробная конверсия субстрата в целевой продукт на уровне 0.2 моль/моль при накоплении ~4 мМ 1,3-бутандиола. При повышении внутриклеточной доступности НАДН эквивалентов, за счет конститутивной экспрессии генов пируватдегидрогеназного комплекса, aceEF-lpdA, конверсия глюкозы в 1,3-бутандиол возрастала до ~0.3 моль/моль при накоплении целевого продукта на уровне ~7 мМ. Усиление экспрессии генов мембранно-связанной трансгидрогеназы, pntAB, обеспечило синтез 9.5 мМ 1,3-бутандиола штаммом с повышенной экспрессией yqhD с коэффициентом конверсии 0.4 моль/моль.
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):260-268
260-268
СИНТЕЗ И АНТИБАКТЕРИАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ЛИПОПЕПТИДАМИ И ГЛИКОЛИПИДАМИ, ПРОДУЦИРУЕМЫМИ Bacillus amyloliquefaciens И Pseudomonas fluorescens
Аннотация
В работе изучены коллоидно-химические и антибактериальные свойства водных дисперсий наночастиц серебра, стабилизированных сурфактином и рамнолипидами, выделенными из бактерий B. amyloliquefaciens и P. fluorescens. Выделенные биосурфактанты идентифицировали методами тонкослойной хроматографии и ИК-Фурье спектрометрии. С помощью методов УФ-видимой спектрофотометрии, просвечивающей электронной микроскопии и динамического рассеяния света исследованы коллоидно-химические характеристики полученных дисперсий. Найдены оптимальные соотношения реагентов, при которых используемые биосурфактанты являются эффективными стабилизаторами дисперсий наночастиц серебра и обеспечивают их агрегативную устойчивость на протяжении не менее двух месяцев. Обнаружено, что исследованные дисперсии обладали антибактериальной активностью в отношении грамположительных B. subtilis и грамотрицательных P. aeruginosa и E. coli. Произведена сравнительная оценка антибактериальной активности наночастиц серебра стабилизированных биосурфактантами и традиционных содержащих серебро препаратов таких, как раствор нитрата серебра и дисперсия наночастиц серебра, стабилизированных цитратом. Наибольшую активность, сопоставимую с действием раствора нитрата серебра, показали дисперсии, стабилизированные сурфактином, что связано с их высокой коллоидной устойчивостью. Кроме того, обнаружена высокая антибактериальная активность дисперсий наночастиц серебра, стабилизированных биосурфактантами, выделенными из бактерий Bacillus и Pseudomonas, в отношении штаммов другого рода. Дано объяснение наблюдаемого феномена и предложены перспективы его приложения в медицине.
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):269-282
269-282
ДЕСТРУКЦИЯ ДИБУТИЛФТАЛАТА ГАЛОТОЛЕРАНТНЫМ ШТАММОМ Pseudarthrobacter sp. NKDBFgelt
Аннотация
Дибутилфталат (ДБФ) — ди-н-бутиловый эфир орто-фталевой кислоты, широко используется в химической промышленности в качестве пластификатора и является распространенным загрязнителем окружающей среды. Исследована способность галотолерантного штамма Pseudarthrobacter sp. NKDBFgelt (ВКМ Ас-3035), выделенного из ризосферной почвы района солеразработок (Пермский край, Россия), использовать ДБФ в качестве единственного источника углерода и энергии. Штамм NKDBFgelt способен к росту на ДБФ и орто-фталевой кислоте (ОФК) — ключевом метаболите деструкции ДБФ, при повышенном засолении среды (до 30 и 50 г/л NaCl соответственно), а также к росту на ДБФ в высокой концентрации — до 9 г/л. Штамм осуществлял разложение 75.2% ДБФ (начальная концентрация 200 мг/л) к 72 ч культивирования в отсутствии соли, но при повышенном засоления среды (30–70 г/л NaCl) зарегистрирована деструкция ДБФ на уровне 27.8–66.95%. Анализ генома штамма NKDBFgelt выявил кластеры генов, участвующих в разложении ДБФ, ОФК, бензойной кислоты, а также гены, кодирующие ферменты основных путей деструкции ароматических соединений. Галотолерантный штамм Pseudarthrobacter sp. NKDBFgelt имеет высокий деградативный потенциал и перспективен при разработке новых биотехнологий восстановления почв, загрязненных сложными эфирами фталевой кислоты.
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):283-293
283-293
Индикация белков теплового шока в проводящих суспензиях с помощью фаговых антител и акустического анализатора
Аннотация
Многочисленные публикации свидетельствуют о повышении уровня экспрессии белков теплового шока (БТШ) при онкологических заболеваниях, поэтому перспективным является развитие методов индикации БТШ, как маркера онкологических заболеваний. В настоящей работе получены фаговые антитела, специфичные к БТШ клеточной линии мышиной миеломы. Впервые с помощью компактного акустического датчика исследовано влияние проводимости среды измерения на регистрацию аналитического сигнала при взаимодействии фаговых антител с БТШ. Экспериментально установлена возможность регистрации специфичного взаимодействия “БТШ-фаговые антитела” в суспензиях с проводимостью 50–1180 мкСм/см. Проведены контрольные эксперименты по оценке воздействия массовой нагрузки на датчик. Полученные результаты будут способствовать развитию акустических сенсорных систем для диагностики БТШ.
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):294-302
294-302
Влияние конъюгата бруцеллина с наночастицами золота на иммунный ответ и фагоцитоз бруцелл
Аннотация
Получен конъюгат наночастиц золота (15 нм) с бруцеллином — полисахаридно-белковым комплексом, выделенным из вакцинного штамма бруцелл. Полученным конъюгатом проводили вакцинацию белых мышей. Препарат вводили внутрибрюшинно трехкратно с интервалом в 7 дней. После чего всем животным инъецировали суспензию клеток вакцинного штамма Brucella abortus 82. С использованием клеточного пролиферативного теста показано, что в группе животных, иммунизированных конъюгатом бруцеллина с наночастицами золота, фагоцитирующие клетки и спленоциты обладали более высокой метаболической активностью по сравнению с группой, иммунизированной нативным антигеном. Причем эта тенденция усиливалась после введения вакцинного штамма. Наиболее высокий титр антител был у животных, иммунизированных конъюгатом бруцеллина с наночастицами золота (1 : 2560 исходно и 1 : 10240 после стимуляции вакцинным штаммом). Важно, что при проведении опсонофагоцитарной реакции оказался весьма высоким уровень опсонизирующих антител, которые способствуют нейтрализации персистирующих в организме животных бактерий.
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):303-311
303-311
ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТАЦИИ С РАЗЛИЧНЫМИ ЛАКТОБАЦИЛЛАМИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗОЛЯТОВ ГОРОХОВОГО БЕЛКА
Аннотация
В работе исследовано влияние ферментации тремя бактериальными препаратами: БК-Углич-К, БК-Углич-АВ и БК-Углич-П (Россия), на растворимость, эмульгирующую активность, стабильность эмульсии, пенообразование и стабильность пены изолятов, выделенных из двух сортов гороха. Показано, что ферментация бактериальными культурами позволяет повысить растворимость изолятов при рН 3.0 и 4.0 — 17.5 раз, при рН 4.0 — более чем в 3 раза, при рН 5.0 — на 23–80%, при рН 6.0 — на 27–43%, при рН 7 — на 18–27%. Ферментация увеличивала индекс эмульгирующей активности изолятов при рН 5.0 на 37% (у сорта Батрак), индекс стабильности эмульсии при рН 3.0 на 19–28%, при рН 4.0 — на 17%, при рН 5.0 — на 18% (у сорта Фокор), при рН 6 — на 16–35%. Ферментация повышала пенообразование изолятов при рН 3.0 в 2.2 раза, при рН 4.0 — в 1.4–2.4 раза, при рН 5.0 и 6.0 — в 1.8–4 раза, при рН 7.0 в 2.1–2.4 раза; при этом стабильность пены изолятов при рН 4.0 увеличивалась на 11–22%, при рН 5.0 — на 11–13%, при рН 6.0 — на 15% (у сорта Фокор), при рН 7.0 — 28% (у сорта Батрак). Полученные результаты позволили подобрать бактериальные препараты для улучшения параметров изолятов горохового белка, предназначенных для изготовления различных пищевых продуктов: гороховой колы (БК-Углич-П), аналогов кисломолочных продуктов и аналогов молока (БК-Углич-АВ).
Прикладная биохимия и микробиология. 2025;61(3):312-322
312-322