Використання рекомбінантних штамів роду Penicillium в харчовій та текстильній промисловості - Створення рекомбінантних штамів грибів роду Penicilliumі
Ферментні препарати, які отримують на основі грибних штамів-продуцентів, широко застосовуються в процесах отримання вина, плодово-ягідних соків, джемів, пюре та інших продуктів з плодово-ягідної сировини.
Ферментативний гідроліз плодово-ягідної сировини забезпечується карбогідразним комплексом - сукупністю ферментів різної специфічності, які розщеплюють молекули полісахаридів з утворенням оліго - та моносахаридів. Якісний склад ферментних препаратів залежить від складу плодово-ягідної сировини. Оскільки основними компонентами клітинних стінок рослин є целюлоза та пектини, то відповідно ферментні препарати для її гідролізу повинні мати, перш за все, целюлолітичну та пектолітичну активності [2].
Власне кажучи, розглянуті у попередньому розділі рекомбінантніштамиPenicilliumverruculosum ВКМ F-4587D іPenicilliumverruculosum ВКМ F-4586D, і були створені для отримання ферментів гідролізу плодово-ягідної сировини. Оскільки реципієнтний штам P. verruculosum BI-537 niaD(-) мав низьку пектинолітичну активність, то було запропоновано вбудувати у його геном ген пектинліази А з P. Canescens. Пектинліаза - фермент, що каталізує реакцію розщеплення б-1,4-D-глікозидного зв'язку між метоксильованими залишками галактуронової кислоти у складі пектинових речовин. Особливої властивістю цього ферменту є те, що він діє на етерифікованийгомогалактуронан без попередньої деетерифікації, яка зазвичай передує гідролітичному розщепленню пектину. Тому завдяки пектинліазівідбувається освітлення соків без руйнування летких ефірних компонентів, які обумовлюють специфічний фруктовий запах.
Дослідниками було вирішено вбудовувати ген пектинліази А з P. Canescens, оскільки, на відміну від пектинліаз з A. Niger, оптимум рН для яких складає від 6,0 до 8,5 одиниць, обрана пектинліаза "працює" в умовах рН=5,0 і є стабільною при рН від 4,0 до 3,3 - нативномурН фруктів та ягід. Пектинліаза А з P. Canescens після 3 годин інкубування при рН=4,0 і кімнатній температурі зберігає більше 90% активності, а при зростанні температури до 40°С і 50°С активність пектинліази залишається на рівні 70% і 40% від вихідної активності.
Окрім гену пектинліази А в геном P. Verruculosum BI-537 niaD(-) був вбудований ген в-глюкозидази з A. Niger. Ферментні препарати з в-глюкозидазою покращують органолептичні показники продуктів, виготовлених з плодово-ягідної сировини. Наприклад, в-глюкозидазу використовують для зменшення гіркоти цитрусових соків та джемів [2].
Отже, за допомогою методів генетичної інженерії дослідникам вдалося створити рекомбінантні штами P. Verruculosum і отримати ферментний препарат, який можна застосовувати в технологічних процесах харчової промисловості, пов'язаних з переробкою плодово-ягідної сировини.
Метою іншої дослідницької групи було отримання рекомбінантного штаму Penicilliumgriseoroseum, який одночасно продукує значну кількість пектинліази (PL) та полігалактуронази (PG) [6]. Ці ферменти розщеплюють б-1,4-глікозидні залишки відповіднопектинової та полігалактуронової кислот. Для досягнення поставленої мети штам з високою продукцією PL був трансформований плазмідоюpAN52pgg2, яка несла ген, що кодує PGР. Griseoroseum, під контролем промотора гена Gpd з Aspergillusnidulans. В результаті рекомбінантний штам P. griseoroseumТ20 продукував рівні PL та PG, які були відповідно у 266- і 27 разів вищими, ніж у штаму дикого типу.
У Р. Griseoroseum є два гена, які кодують PL(Plg1 и Plg2) і два гена, що кодують PG(Pgg2 и Pgg1). Гени Plg1 и Pgg2 представлені однією копією в геномі Р. Griseoroseum і вносять найбільший вклад в продукцію PL і PG, крім того, вони регулюються на рівні транскрипції та індукуються пектином і репресуються глюкозою. Зважаючи на цей факт, дослідники намагалися отримати рекомбінантний штам Р. Griseoroseum без необхідності індукції його ферментативної активності пектином. Виявилося, що заміна ендогенного промотора генів, які кодують пектиназиу Р. Griseoroseum, сильним і конститутивним промотором, таким як промотор гена GpdЗ A. Nidulans, призвела до збільшення продукування PG і PL при використанні альтернативних джерел вуглецютаких як сахароза і сік цукрової тростини. Пов'язано це з тим, що заміна регуляторної області усуває необхідність в індукції та катаболітній репресії, котру розглядали як перешкоду для продукування пектиназ при використанні альтернативних джерел вуглецю. Зважаючи на широке розповсюдження вирощування цукрової тростини і технологію її обробки, використання цього джерела вуглецю в якості субстрата для виробництва грибних ферментів демонструє значний потенціал та низьку вартість.
Важливою особливістю отриманого штаму P. griseoroseumТ20 є те, що в умовах синтезу PLі PG він не продукує целюлаз і протеаз. В текстильній промисловості наявність целюлази може послабити міцність волокон, а наявність протеаз може зменшити стабільність PLі PG.
Отже, рекомбінантний штам P. griseoroseumТ20 можна використовувати як джерело ферментного препарату, який можна застосовувати як в текстильній промисловості, так і в харчовій. До того ж, ферменти Т20, які кодуються генами Plg1 и Pgg2, працюють в широкому діапазоні рН, мають високу термічну стабільність і можуть зберігатися принаймні протягом двох місяців без втрати активності. Ці особливості вказують на те, що ферменти PLі PG, які продукуються Т20, є перспективними для застосування у промислових процесах освітлення фруктових соків з кислим рН, таких як томатний, апельсиновий та яблучний [6].
Пізніше цією ж дослідницькою групою був створений рекомбінантний штам Р. griseoroseum T146, який продукував значно більше PG у порівнянні з контрольним штамом PG63. Для збільшення синтезу PGкодуючу область гена Pgg2Клонували під контролем промотора гена гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогенази (Gpd) і термінаторної області гена триптофан синтази(TrpC) з Aspergillusnidulans (pAN52pgg2 вектор). Потім цей вектор використовували для трансформації P. griseoroseum. Як наслідок, штам Т146 мав додаткову копію гена Pgg2, що призвело до 12-кратного збільшення рівня синтезу PG. Як і P. griseoroseumТ20, Р. griseoroseum T146 здатний був використовувати сахарозу і сік цукрової тростини в якості альтернативного джерела вуглецю[7].
Нові ферментативні препарати (ФП) з високою пектиназною та геміцелюлазноюактивностями були отримані і на основі створення рекомбінантних штамів Penicilliumcanescens. Ці штами синтезували гомологічну пектинліазу А та гетерологічніендо-1,5-б-арабіназу А і ендо-1,4-альфа-полігалактуроназу, а також ферменти штама-господаря(б-L-арабінофуранозидази, ксиланази та інші). Ферментні препарати, отримані з культурального середовища рекомбінантних штамів P. саnescens, ефективно гідролізували рослинну сировину з високим вмістом пектинових сполук. Так, було показано, що вихід відновлюючих вуглеводів та арабінози збільшився на 16 і 22% порівняно з контрольним ферментним препаратом на основі штаму-господаря, коли один з отриманих ФП використовували для гідролізу жому, отриманого з цукрового буряку. Найбільш активний ферментний препарат мав у своєму складі пектинліазу (10%), ендо-1,5-арабіназу (26%), б-L-арабінофуранозидазу та арабіноксилан-арабінофураногідролазу (12%), а також ксиланазу (10%) [5].
Похожие статьи
-
Одним з ключових кормових ферментів є ендо-1,3/1,4-в-глюканаза, яка гідролізуєв-глюкани - некрохмальні полісахариди клітинної стінки зерна злакових...
-
Створення рекомбінантних штамів грибів - Створення рекомбінантних штамів грибів роду Penicilliumі
Отримання рекомбінантного штаму складається з декількох етапів. Проілюструємо їх на конкретному прикладі. Гриб P. Verruculosum продукує целюлазний...
-
Вступ - Створення рекомбінантних штамів грибів роду Penicilliumі
Оскільки для грибів характерним є зовнішнє травлення, вони представляють собою своєрідні "заводи" по виробництву і секреції в навколишнє середовище...
-
Висновки - Створення рекомбінантних штамів грибів роду Penicilliumі
Гриби є важливими продуцентами різноманітних ферментів, у тому числі і мацеруючих. Останні зараз широко застосовуються у багатьох галузях промисловості,...
-
Пристрій містить задню кришку (10), передню кришку (20) з ручками (10b,20b) в нижніх частинах відповідно, радіатор (12), що встановлений в головній...
-
Серед різних з'єднань ртуті найбільшу популярність одержали наступні з'єднання. Двохлориста ртуть (Hg CI 2), або сулема . В чистому вигляді являє собою...
-
У системі санепіднагляду на водному транспорті та в цілому по країні відсутня єдина нормативна база здійснення контролю технологічного процесу фумігації,...
-
Систематична структура царства гриби Гриби - царство живих організмів, які поєднують у собі ознаки рослин і тварин. З рослинами їх зближує, 1) наявність...
-
Мікологія як самостійна біологічна наука дістала визнання порівняно недавно, наприкінці 60-х рр. ХХ ст., хоча знання про гриби накопичувалися з античних...
-
Гриби розмножуються безстатевим і статевим способами. Безстатеве розмноження відбувається частинами міцелію або окремими клітинами, які дають початок...
-
Історія розвитку та сучасний стан медичної промисловості Києва
Історія розвитку та сучасний стан медичної промисловості Києва Вступ. Постановка проблеми. Нині медична промисловість в Україні, зокрема в столиці,...
-
Аналіз клінічного випадку - ВІЛ-інфекція у дітей
Під час написання цієї роботи, я відвідала Центр інфекційних захворювань "Клініка для лікування дітей, хворих на ВІЛ/СНІД" НДСЛ "Охматдит". Було...
-
Энзимотерапия - Использование ферментов в медицинской практике в качестве лекарственных средств
Энзимотерапия - это использование ферментов в качестве лекарственных средств. Использование ферментов в качестве терапевтических средств имеет много...
-
Біотехнологічне обгрунтування режиму культивування грибів роду Candida
Біотехнологічне обгрунтування режиму культивування грибів роду Candida Сьогодні людство переживає епідемію опортуністичних інфекцій, серед яких мікозам...
-
Переносимость и побочные эффекты - Ферменты в гастроэнтерологии
Побочные эффекты при применении ферментных препаратов встречаются крайне редко (менее 1%) и носят чаще всего дозазависимый характер. В моче больных,...
-
Проблеми вагінального мікробіому в жінок у перименопаузальному періоді
Сьогодні мікробіом людини розглядається як важлива система, яка необхідна для підтримки гомеостазу [1]. Завдяки функціонуванню специфічних адаптаційних...
-
Лікувальні вправи для дітей з бронхо-легеневою патологією При таких захворюваннях у вправах, що виконуються дітьми, треба припускати поряд з плавними,...
-
Состав ферментных препаратов - Ферменты в гастроэнтерологии
При нарушении пищеварения применяются различные лекарственные средства, содержащие ферменты. В зависимости от состава ферментные препараты можно...
-
Про лікувальні властивості холоду було відомо ще з часів Гіппократа. Здавна застосовували прикладання льоду для зупинки кровотечі, при сильних ударах і...
-
Підходи до лікування 1. Замісна інсулінотерапія; 2. Симптоматична терапія, лікування ускладнень; 3. Пероральні цукрознижувальні засоби [20]....
-
Лікування ревматизму - Ревматизм
Усі хворі з гострою ревматичною лихоманкою повинні бути госпіталізовані для уточнення діагнозу, ознайомлення із сутністю захворювання і початкового...
-
Актуальність теми: Багаторічні дослідження в галузі дитячого харчування довели, що природне вигодовування на першому році життя е основою повноцінного...
-
Парентеральное питание, включающее аминокислоты, жировые эмульсии и растворы глюкозы, занимает одно из ведущих мест в системе лечения больных отделений...
-
ЛЕЧЕНИЕ ТУБЕРКУЛЕЗА КОЖИ - Туберкулез кожи
Любая форма туберкулезного поражения кожи представляет собой проявление общей туберкулезной инфекции, поэтому ведущая роль в комплексном лечении...
-
Катаболизм - Физиология микроорганизмов
Реализуется ч/з образование молекулы АТФ "разменной монеты", может превражатся в АДФ, АМФ. Эта неустойчивость позволяет выполнять функцию переноса...
-
Транспорт питательных веществ в бактериальную клетку - Физиология микроорганизмов
Пассивный - облегченная диффузия, в следствии разности концентрации питательных веществ, без затрата энергии. Отвечает за транспорт цитоплазматическая...
-
Поляризационная микроскопия, Метод фазового контраста - Методы изучения клетки
Поляризационная микроскопия - это метод наблюдения в поляризованном свете для микроскопического исследования препаратов, включающих оптически...
-
Пищевод и кардия свободно проходимы, слизистая бледно-розовая, желудок обычных размеров, складки сглажены, атрофичные, слизистая бледно-розовая, отечная....
-
Грипп. Лечение и профилактика. - Вирусы. Грипп
Грипп - острое инфекционное заболевание верхних дыхательных путей. Сам по себе опасный, грипп усугубляет течений других хронических заболеваний и...
-
Роль витаминов в построении ферментов
Витамины - это низкомолекулярные органические вещества самого разнообразного строения, которые не синтезируются в организме, но являются жизненно...
-
Актуальність теми : у більшості розвинутих країн світу, в тому числі і в Україні, невпинно збільшується кількість дітей, що не отримують грудного молока....
-
Иммуноэлектрофорез - Производство биоферментных препаратов
(ИЭФ) -- метод исследования антигенного состава биологических материалов, сочетающий электрофорез и иммунодиффузию. Впервые описан Грабаром и Уильямсом в...
-
1. Самыми распространенными ферментативными препаратами являются комплексы ферментов желудочно-кишечного тракта (Фестал, Панзинорм форте, Мезим форте,...
-
Функция сапротр. грибов : разложение и минерализация отмерших органов растений, трупов, экскрементов животных. В результате растение обеспечивается...
-
Сшивки с белками - Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды
При наличии на поверхности носителя функциональных групп, способных вступать в химические реакции с функциональными группами фермента с образованием...
-
Особенности хирургических вмешательств у пациентов с общесоматической патологией
Безболезненность всех диагностических и ?лечебных манипуляций является важнейшим условием эффективности стоматологического лечения. Местная анестезия...
-
Различные виды кремов и эмульсий - С косметикой к красоте
У многих женщин представление о косметике и об уходе за внешностью связано с применением различных кремов и иных косметических препаратов. Но, как уже...
-
Виготовлено експериментальні зразки інактивованої концентрованої вакцини проти інфекційного ринотрахеїту великої рогатої худоби для внутрішньошкірного...
-
Широкие исследования вирусов насекомых и, в частности, бакуловирусов, начавшиеся во всем мире в середине прошлого столетия, были обусловлены, главным...
-
Невролога не складно буде визначити захворювання після перерахованої вами симптоматики, тому що неврит має яскраво виражену клінічну картину. Щоб...
Використання рекомбінантних штамів роду Penicillium в харчовій та текстильній промисловості - Створення рекомбінантних штамів грибів роду Penicilliumі