Перспективные биокатализаторы конверсии олеанановых пентациклических тритерпеноидов
Year: 2024
Type: conference-paper
Abstract: Доля лекарственных препаратов, полученных на основе вторичных метаболитов растений, составляет около 25% мирового фармацевтического рынка [1]. Интерес исследователей в области медицины и фармакологии к нативным пентациклическим тритерпеноидам, в частности, представителям ряда олеанана, часто обусловлен их доступностью, а также широким спектром проявляемой данными соединениями биологической активности, включая противомикробную, противовоспалительную, противоопухолевую, цитотоксическую, гепатопротекторную, антидиабетическую и др. Вместе с тем молекулы тритерпеноидов характеризуются повышенной гидрофобностью, что значительно ограничивает их применение в качестве эффективных фармакологических агентов. В настоящее время одним из наиболее распространенных способов повышения эффективности и биодоступности тритерпеноидов является химическая модификация, обычно протекающая при повышенных значениях температуры и pH, часто с использованием дорогостоящих реагентов и необходимостью введения защитных групп реакционно-активных центров молекулы [2]. Альтернативный подход к получению ценных производных – это реакции биотрансформация терпеноидов на основе каталитической активности микроорганизмов, реализуемые при нормальных и экологически безопасных условиях среды, с высоким уровнем регио- и стереоселективности, в одну технологическую стадию. Кроме того, микробная конверсия позволяет осуществлять специфическую модификацию сайтов молекулы тритерпеноида, которые не доступны или модификация которых протекает с низкой эффективностью в условиях синтетических превращений [3]. Среди известных биокатализаторов процессов биотрансформации олеанановых тритерпеноидов наиболее изучены представители мицелиальных грибов, тогда как бактериальные катализаторы представлены лишь единичными видами грамположительных бактерий родов Bacillus, Nocardia и Streptomyces [4]. Однако отмеченные биокатализаторы имеют значительные недостатки. Так, грибы, как правило, характеризуются мицелиальным типом роста, образованием спор и микотоксинов, а описанные немногочисленные бактериальные катализаторы нередко представлены видами, отдельные штаммы которых являются патогенами. В связи с этим необходимы дальнейшие углубленные исследования процессов биотрансформации олеанановых пентациклических тритерпеноидов и поиск новых безопасных бактериальных штаммов, использование которых позволит реализовать высокоэффективный синтез тритерпеновых производныхс выраженной биологической активностью.Одной из активно разрабатываемых в биотехнологии групп микроорганизмов являются непатогенные бактерии рода Rhodococcus [5]. Типично бактериальный характер роста, синтез биосурфактантов, способность расти на минимальных средах, высокая катаболическая активность и уникальные ферментативные возможности обусловливают перспективность использования родококков в качестве эффективных биокатализаторов процесса направленной конверсии олеанановых тритерпеноидов.С использованием биоресурсов Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов (акроним коллекции ИЭГМ, www.iegmcol.ru, номер 285 во Всемирной федерации коллекций культур, реестровый номер Уникальной научной установки 73559) показана способность Rhodococcus spp. к трансформации олеанановых тритерпеноидов на примере олеаноловой (ОК) и глицирретовой (ГК) кислот. Так, отдельные штаммы R. rhodochrous катализировали образование окисленных производных ОК m/z 468,3 и ГК m/z 482,4 ([M]+, данные ГХ-МС для метилированных продуктов биотрансформации), масс-спектры которых совпадают с масс-спектрами метиловых эфиров 3-оксо-олеан-12-ен-28-овой кислоты и 3,11-диоксо-олеан-12-ен-29-овой кислоты соответственно, обладающих выраженной биологической активностью [6–8]. С использованием метода высокоточной респирометрии проведены сравнительные исследования метаболической активности ключевых биокатализаторов. С применением системы совмещенного атомно-силового и конфокального лазерного сканирования зарегистрировано образование обособленных клеточных агрегатов на поверхности кристаллических частиц тритерпеноидов, с использованием отдельных клеточных фракций экспериментально подтверждено участие в процессе биотрансформации ОК и ГК мембраносвязанных ферментных комплексов. Биоинформатический анализ последовательностей генома штаммов R. rhodochrous в системе NCBI позволил определить функциональные гены, участвующие в процессах бактериальной трансформации олеанановых тритерпеноидов. Полученные данные расширяют представление о биотехнологическом потенциале актинобактерий рода Rhodococcus и их возможном использовании в качестве биокатализаторов процесса конверсии сложных гидрофобных субстратов с целью получения биоактивных соединений.
Authors: Н.А. Лучникова, В.В. Гришко, И.Б. Ившина
Language: Russian
Subfield: Organic Chemistry
Field: Chemistry
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W4405483000