Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces

Каротинсинтезуючі мутанти 4Crt i 4Lcp S.globisporus 1912 здатні до конститутивного синтезу каротиноїдів. Методом ВЕРХ показано, що мутант 4 Crt синтезує лікопін 47% та бета – каротин 22%. Мутант 4Lcp не синтезує бета – каротину, натомість продукує більшу кількість лікопіну – 80%....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2009
Main Authors:	Голембіовська, С.Л., Остапчук, А.М., Мацелюх, Б.П.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2009
Series:	Фактори експериментальної еволюції організмів
Subjects:	Прикладна генетика і селекція
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/175929
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces / С.Л. Голембіовська, А.М. Остапчук, Б.П. Мацелюх // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2009. — Т. 6. — С. 223-227. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-175929
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1759292025-02-09T17:03:23Z Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces Голембіовська, С.Л. Остапчук, А.М. Мацелюх, Б.П. Прикладна генетика і селекція Каротинсинтезуючі мутанти 4Crt i 4Lcp S.globisporus 1912 здатні до конститутивного синтезу каротиноїдів. Методом ВЕРХ показано, що мутант 4 Crt синтезує лікопін 47% та бета – каротин 22%. Мутант 4Lcp не синтезує бета – каротину, натомість продукує більшу кількість лікопіну – 80%. 4Crt, 4Lcp mutants biosynthesis carotenoids of S.globisporus 1912 should synthesize carotenoids constitutively. HPLC has demonstrated, that mutant 4 Crt synthesize lycopene 47% and 22% β – carotene. 4Lcp mutant has not synthesized β – carotene, though it has synthesized lycopene the most - 80%. 2009 Article Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces / С.Л. Голембіовська, А.М. Остапчук, Б.П. Мацелюх // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2009. — Т. 6. — С. 223-227. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 2219-3782 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/175929 uk Фактори експериментальної еволюції організмів application/pdf Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Прикладна генетика і селекція Прикладна генетика і селекція
spellingShingle	Прикладна генетика і селекція Прикладна генетика і селекція Голембіовська, С.Л. Остапчук, А.М. Мацелюх, Б.П. Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces Фактори експериментальної еволюції організмів
description	Каротинсинтезуючі мутанти 4Crt i 4Lcp S.globisporus 1912 здатні до конститутивного синтезу каротиноїдів. Методом ВЕРХ показано, що мутант 4 Crt синтезує лікопін 47% та бета – каротин 22%. Мутант 4Lcp не синтезує бета – каротину, натомість продукує більшу кількість лікопіну – 80%.
format	Article
author	Голембіовська, С.Л. Остапчук, А.М. Мацелюх, Б.П.
author_facet	Голембіовська, С.Л. Остапчук, А.М. Мацелюх, Б.П.
author_sort	Голембіовська, С.Л.
title	Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces
title_short	Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces
title_full	Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces
title_fullStr	Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces
title_full_unstemmed	Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces
title_sort	біосинтез каротиноїдів представниками роду streptomyces
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Прикладна генетика і селекція
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/175929
citation_txt	Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces / С.Л. Голембіовська, А.М. Остапчук, Б.П. Мацелюх // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2009. — Т. 6. — С. 223-227. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.
series	Фактори експериментальної еволюції організмів
work_keys_str_mv	AT golembíovsʹkasl bíosintezkarotinoídívpredstavnikamirodustreptomyces AT ostapčukam bíosintezkarotinoídívpredstavnikamirodustreptomyces AT macelûhbp bíosintezkarotinoídívpredstavnikamirodustreptomyces
first_indexed	2025-11-28T08:04:17Z
last_indexed	2025-11-28T08:04:17Z
_version_	1850020536134926336
fulltext	223 ма статевими типами – матіркою і плоскінню у співвідношенні 1:1. Дводомність, як апо- гей адаптації рослин в процесі еволюції, з боку господарського використання культури потребує значних витрат на вилучення чоловічих особин. Перші сорти однодомних коно- пель виявились нестабільними за ознакою однодомності. В результаті систематичних ці- леспрямованих селекційно-насінницьких досліджень розроблена система заходів обме- ження дії перехресного запилення між різними статевими типами і звуження гетерозигот- ності родин до потенційної здатності відновлення в потомстві рослин звичайної плосконі. Со времен сознательного земледелия конопля посевная известна как двудомная культура с двумя половыми типами – матеркой и посконью в соотношении 1:1. Двудом- ность, как апогей адаптации в процессе эволюции, со стороны хозяйственного использо- вания культуры влечет за собою значительные затраты на выборку мужских особей. Пер- вые сорта однодомной конопли оказались нестабильными за признаком однодомности. В результате систематических целенаправленных селекционно-семеноводческих исследова- ний разработана система мероприятий ограничения действия перекрестного опыления между различными половыми типами и сужения гетерозиготности семей относительно потенциальной способности к восстановлению в потомстве растений обычной поскони. From conscious farming hemp is known as a dioecious crop with two sexual types – pis- tillate hemp and staminate hemp 1:1 respectively. Dioeciousness as a method of adaptation of plants in the process of evolution on the side of economic use of the crop needs significant ex- penses for the exception of masculine individuals. The first varieties of monoecious hemp ap- peared to be unstable for the sign of monoeciousness. As a result of systematic directed selective seed research the system of measures of limitation of influence on cross pollination between dif- ferent sexual types and the narrowing of heterozygosis of families to potential ability of renewal the ordinary staminate hemp in plant progeny is developed. ГОЛЕМБІОВСЬКА С.Л., ОСТАПЧУК А.М., МАЦЕЛЮХ Б.П. Інститут мікробіології і вірусології НАН України, вул. Академіка Заболотного, 154, Київ МСП, ДО3680, Україна E-mail: GolembiovskaSofia@gmail.com БІОСИНТЕЗ КАРОТИНОЇДІВ ПРЕДСТАВНИКАМИ РОДУ STREPTOMYCES Синтез каротиноїдів нефотосинтезуючими мікроорганізмами, до яких відносяться стрептоміцети, основні продуценти антибіотиків та інших біологічно активних речовин, був помічений в 70-х роках минулого століття. Вони утворюють прості С40 – каротиної- ди, такі як лікопін, β - каротин, зеаксантин, астаксантин та інші. Біосинтез цих пігментів у багатьох стрептоміцетів індукується синім світлом (λ = 450-550нм). Показано, що цю ознаку продуценти з такими криптичними кластерами можуть повністю втрачати. На сьо- годні вивчено кілька сотень видів стрептоміцетів, п’ята частина з яких здатна до фотоін- дукції [1, 10]. З іншої сторони зростає кількість видів стрептоміцетів, у яких одержані му- тації, що приводять до розблокування криптичних crt – кластерів [3]. Японські дослідники в 1995 році показали, що в S. setonii ISP5395, який в нормі не утворює каротиноїди, після регенерації протопластів можна отримати каротинсинтезуючі мутанти з частотою 10-4 та 10-5. У одного з мутантів автори виявили стресчутливий регу- ляторний ген crtS. Сиквенс аналіз даного гену показав його спорідненість до тих генів, що кодують стрес чутливі сигма фактори в Bacillus subtilis[6]. У 2001 році Лі [7] з співавторами клонували у S. griseus фрагмент ДНК, що має клас- тер генів біосинтезу каротиноїдів. Клонований фрагмент складався з двох конвергентних 224 оперонів: crtE–I–B-V та crtY–T-U. На основі висококопійної плазміди були створені гіб- ридні плазміди з генами каротиногенезу. Вони вносилися в S. griseus IFO13350 і приводи- ли до утворення каротиноїдів. Була також дослідження дія стресчутливого регуляторного гену crtS. Розміщений на плазміді ген crtS розблокував роботу власного кластера генів біосинтезу каротиноїдів у S. griseus. Отже, синтез каротиноїдів в S. griseus, аналогічно S. setonii, контролюється crtS геном, продуктом якого є сигма фактор, що ініціює транскри- пцію генів каротиногенезу. На сьогоднішній день в секвенованому геномі S. griseus знай- дено три копії кластера генів каротиногенезу [9]. Але, до сих пір, у S. griseus IFO13350 не вдається одержати індуковані каротинсинтезуючі мутанти. У S. coelicolor A3(2) [11] та S. avermitilis [5] гени каротиногенезу містять також два оперони, що складаються з семи генів протяжністю по 9 т.п.н. Для S. coelicolor A3(2) опе- рони каротиногенезу є конвергентними, фланковані регуляторними ділянками, що містять два дивергентні оперони – litR – Q, litS – A – B (lit - light-induced transcription). Холофер- мент РНК полімерази містить σLitS протеїн, що активує транскрипцію генів біосинтезу ка- ротиноїдів in vitro. Надекспресія гену litS є передумовою конститутивного утворення ка- ротиноїдів в штамі дикого типу. Ці результати показують, що σLitS діє як світло чутливий сигма фактор, який активує транскрипцію біосинтезу crt генів. Геном S. avermitilis має кластер з семи генів каротиногеногенезу з двох дивергентних оперонів. Але здатність син- тезувати каротиноїди цим штамом не зафіксована. Кластери криптичних генів досліджених стрептоміцетів містяться на кінці лінійної хромосоми, для якої характерні TIR повтори. Ця ділянка стрептоміцетів зазнає високої генетичної нестабільності і частота спонтанних мутацій у деяких видів досягає 10-3. TIR у стрептоміцетів є продуктом різних механізмів еволюції в порівнянні з рештою хромосом, які виявляють філогенетичну спорідненість і високу консервацію розташування генів [7]. У Streptomyces globisporus 1912 (відділ генетики мікроорганізмів ІМВ НАНУ) були отримані спонтанні та індуковані нітрозогуанідином мутанти, які конститутивно синтезу- ють каротиноїди на різних типах повноцінних та мінімальних середовищах без індукції синім світлом: рожеві - 4Lcp, R3Lcp і червоні - 4Crt, 6Crt, 7Crt, RV Crt, R3Crt мутанти. За допомогою методів тонкошарової хроматографії та спектрофотометрії попередньо визна- чено, що рожеві мутанти синтезують один основний каротиноїд – лікопін, а червоні, крім лікопіну, синтезують бета – каротин[2]. Застосований нами метод високоефективної рідинної хроматографії дозволив зроби- ти оцінку кількісному складу синтезованих каротиноїдів у двох різних за кольором мутан- тів 4Lcp та 4Crt. Матеріали і методи Об'єктом дослідження були два каротинсинтезуючі штами S. globisporus 1912: 4Crt з темно – червоним кольором колоній та, отриманий від нього червоно-рожевий спонтан- ний мутант - 4Lcp. Культури стрептоміцетів вирощували на агаризованому соєво – куку- рудзяному середовищі протягом 5 діб. Поверхневий міцелій зшкрібали скальпелем з пове- рхні агару. Сиру біомасу вносили в фарфорову ступку, обезвожували в 5 об'ємах етилово- го спирту, центрифугували при 5тис об/хв та розтирали з кварцевим піском. Каротиноїди екстрагували хлороформом, центрифугували та фільтрували через бактеріальний фільтр з порами 0,2мм. Ідентифікацію каротиноїдів проводили за допомогою хроматографа Agilent 1200 колонка С18, елюєнт ацетонітрил : метанол : тетрагідрофуран (58 : 35 : 7), 2мл/хв [10]. Абсорбцію спектрів поглинання визначали при довжині хвилі 450 нм. Для ко- нтролю використовували екстракцію з плодів томатів для ідентифікації і міцелію мукоро- вого гриба Blakeslea trispora – продуцента бета - каротину. Результати та їх обговорення Аналіз каротиноїдів у різних за забарвленням мутантів 4Crt та 4Lcp методом висо- коефективної рідинної хроматографії підтвердив попередні результати тонкошарової хро- матографії та спектрометрії [2]. Червоний мутант 4Crt синтезує два основних каротиної- 225 ди: лікопін та бета – каротин. Рожевий мутант 4Lcp продукує один основний пігмент – лі- копін. Як видно з графіка на рисунку 1 червоний штам 4Crt у великих кількостях синтезує два каротиноїди (№1 та №2). Найвищий пік №1 належить каротиноїду з часом затримки 7,614 хв і становить 47% від кількості інших каротиноїдів, що утворює мутант. Аналогіч- ний час виходу каротиноїду лікопіну було показано методом ВЕРХ для плодів томатів. Другий каротиноїд пік №2 з часом затримки 14,598 хв і площею піка 22% ми ідентифіку- вали як бета - каротин. Бета – каротин, синтезований мукоровим грибом мав аналогічний час затримки при аналізі ВЕРХ. Синтез інших сполук мутантом 4Crt, що мали максимуми поглинання при хвилі 450 нм не перевищував 30%. Ці речовини можуть бути попередни- ками даних каротиноїдів або їх ізомерами. Крім того, на хроматографі Agilent було досліджено максимуми спектрів поглинання каротиноїдів №1 та №2. Максимуми поглинання каротиноїду №1 з Rt 7,614хв становили 446, 472, 502 нм і співпадають з літературними даними стандартного лікопіну (аll−trans ізомери). Відповідно, каротиноїд №2 з Rt = 14,598 - бета - каротин характеризувався мак- симумами поглинання 456 та 476 нм [4]. Як видно з графіка на рисунку 2 рожевий штам 4Lcp, на відміну від його попере- дника 4Crt не синтезує бета – каротину, а накопичує попередник бета – каротину - лікопін в значно більшій кількості. Штам 4Lcp утворює 80% лікопіну від суми всіх інших кароти- ноїдів, що синтезуються мутантом. Накопичення лікопіну в культурі продуцента 4Lcp становить 2,11 мг/г сухої біомаси і 30 мг/л соєво – кукурудзяного середовища. Результати накопичення лікопіну є перспективними для подальшого дослідження мутанта 4Lcp . Рис 1. Хроматографічний профіль каротиноїдів при довжині хвилі 450 нм мутанта 4 Crt Оцінюючи літературні дані, ми можемо припустити, що рожеві мутанти мають гене- тичний блок гену crt Y, що кодує лікопінциклазу. Дана мутація блокує перетворення лі- копіну в бета - каротин. Це, можливо, привело до підвищеного накопичення даного каро- тиноїду в міцелії штаму 4Lcp. Мутація 4Lcp є досить стабільною (10-3), що робить штам перспективним об’єктом для розробки біотехнологічного одержання і дослідження гене- тичного контролю біосинтезу лікопіну. №1 №2 226 Рис 2. Хроматографічний профіль каротиноїдів при довжині хвилі 450 нм мутанта 4Lcp. Висновки Методом ВЕРХ визначено, що штам 4 Crt, темно – червоного кольору, синтезує лі- копін і бета – каротин у кількості 48% і 22%, відповідно. Рожевий мутант 4Lcp не синте- зує бета – каротину, а лікопін накопичує у більшій кількості 80%, що робить його перспе- ктивним об’єктом дослідження біотехнологічної галузі. Література 1. Валагурова Е.В., Козырицкая В.Е., Иутинская Г.А. Стрептомицеты рода Streptomyces. – Киев, Наукова думка - 2003. - 647 с. 2. Голембіовська С.Л., Мацелюх Б.П. Продукування каротину і лікопіну мутантами Streptomyces globisporus 1912 // Мікробіол. журн. – 2008. – 70, № 4. – С. 45-50 3. Мацелюх Б.П., Лутченко В.А., Поліщук Л.В. Синтез каротиноїдів мутантними штамами Streptomyces globisporus 1912 // Мікробіол. журн. - 2003. - 65, № 6. - С. 24-30. 4. Britton G. General carotenoid methods // Meth. Enzymol. - V. 111. Steroids and Iso- prenoids. Part B. / Ed. J.H. Law, H.C. Rilling. - Orlando, San Diego etc.: Academ. Press. - 1985. - P. 113-149. 5. Ikeda, H., Ishikawa J., Hanamoto A., Shinose M., Kikuchi H., Shiba T., Sakaki Y., Hat- tori M., and Ômura S.. Complete genome sequence and comparative analysis of the industrial microorganism Streptomyces avermitilis.// Nat. Biotechnol. - 2003. - 21. Р. 526-531 6. Kato F, Hino T, Nakaji A, Tanaka M, Koyama Y. Carotenoid synthesis in Streptomyces setonii ISP5395 is induced by the gene crtS, whose product is similar to a sigma factor. // Mol. Gen. Genet. - 1995. – 247. №10. – P. 387-390. 7. Kieser T., Bibb M. J., Buttner M. J., Chater K. F., and Hopwood D. A.. Practical Strep- tomyces genetics. The John Innes Foundation, Norwich, United Kingdom. 2000. – 370p. 8. Lee H. S., Ohnishi Y., and Horinouchi S.. A sigmaB-like factor responsible for carotenoid biosynthesis in Streptomyces griseus // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. – 2001. - 3. - P. 95-101. 9. Ohnishi Y., Ishikawa J., Hara H., J Bacteriol. Suzuki H., Ikenoya M., Ikeda H., Yama- shita A., Hattori M., Horinouchi S. Genome Sequence of the Streptomycin-Producing Microor- ganism Streptomyces griseus IFO 13350 † // American Society for Microbiology - 2008. – 190. № 11. – Р. 4050–4060. 10. Takaichi, S. Characterization of carotenes in a combination of a C18 HPLC column with isocratic elution and absorption spectra with a photodiode – array detector // Photosynthesis Research. – 2000. - 65. – P. 93 – 99. 11. Takano H., Asker D., Beppu T., Ueda K. Genetic control for light – induced carotenoid production in non – phototrophic bacteria // J Ind Microbiol Biotechnol. - 2006. - 33. – P. 88 – 93. 12. Takano H., Obitsu S., Beppu T., Ueda K. Light-induced carotenogenesis in Streptomy- ces coelicolor A3(2): identification of an extracytoplasmic function sagma factor that directs №1 227 photodependent transcription of the carotenoid biosynthesis gene cluster // J. Bacteriol. - 2005. - 187, N 5. - P. 1825-1832. Резюме Каротинсинтезуючі мутанти 4Crt i 4Lcp S.globisporus 1912 здатні до конститутивного синтезу каротиноїдів. Методом ВЕРХ показано, що мутант 4 Crt синтезує лікопін 47% та бета – каротин 22%. Мутант 4Lcp не синтезує бета – каротину, натомість продукує більшу кількість лікопіну – 80%. 4Crt, 4Lcp mutants biosynthesis carotenoids of S.globisporus 1912 should synthesize ca- rotenoids constitutively. HPLC has demonstrated, that mutant 4 Crt synthesize lycopene 47% and 22% β – carotene. 4Lcp mutant has not synthesized β – carotene, though it has synthesized lycopene the most - 80%. ГОРШКОВА Л.М. Глухівський державний педагогічний університет імені Олександра Довженка Україна, 41400 вул. Києво-Московська, 24 м. Глухів Сумської обл.., e-mail: gdpu__bio @ bk. ru ВЗАЄМОЗАЛЕЖНІСТЬ МІЖ МОРФОЛОГІЧНИМИ ОЗНАКАМИ ЗАЛОЗИСТИХ І НЕЗАЛОЗИСТИХ ВОЛОСКІВ ТА ВМІСТОМ КАННАБІНОЇДНИХ СПОЛУК У CANNABIS SATIVA L. Вивчення морфологічних ознак залозистих волосків та місце локалізації каннабіноїдних сполук, які міцно пов’язані із залозами, має науковий і практичний інтерес для селекційної роботи. Відомо, що нові сорти конопель були отримані, в основному, ме- тодами гібридизації південних та середньо-руських сортів, що змінило їх природу, так як середньо-руські сорти містили невелику кількість залозистих волосків, а південні навпаки були густо опушені, тому для практичної селекції виявлення цих ознак відіграє значну роль G. Briozi та F. Tognini [1] дають перші уявлення про секреторну функцію залоз, що вкривають листки трихом та інші органи конопель. Вивчення залозистих трихом було викликане, перш за все, незаконним використанням конопель, як галюциногену. M.J.Monan Rana Ravindrahabh [5] встановили, що спочатку будь-яка клітина епідермісу на долях оцвітини конопель може виконувати функцію залозистого волоска. Цитоплазма її стає щільною, клітина видовжується і ділиться, як правило, поперечним і рідше продольним поділом. Нижня клітина ділиться у поперечному напрямку, а кінцева просто збільшується… незалозисті волоски утворюються в результаті подовження епідермальної клітини оцвітини. На вегетативних та генеративних органах конопель містяться різноманітні типи за- лазистих і незалозистих епідермальних відростків. Залозисті трихоми на відміну від неза- лозистих містять терпеноферольні сполуки, що отримали назву каннабіноїдів. Матеріали і методи Для вирішення поставлених питань були використані сорти дводомних та одно- домних конопель Глухівські-10 та ЮСО-29. Відібрані сорти контрастно відрізнялись за вмістом каннабіноїдних сполук за морфологічними, біологічними та генетичними ознака- ми. Напівкількісний метод тонкошарової хроматографії (ТШХ) дозволяв проводити до- сить повну ідентифікацію каннабіноїдних сполук на пластинах типу Silufol ® uv – 24 [1] Кількісне визначення каннабіноїдних речовин проводили за допомогою газорідинного хроматографу (ГРХ) марки Hewlett Packard 5830A обладнаного водневим пламенево-іонізуючим детектором. У якості газу-носія використовували азот. Швидкість потоку азоту та водню 30 мм/хв, повітря – 300 мм/хв. Температура впускного отвору та детектору була відповідно 240 та 300оС. Скляні колонки заповнювались 5% OV-101 на

Біосинтез каротиноїдів представниками роду Streptomyces

Institution

Similar Items