Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в России модернизация промышленности и науки является актуальной проблемой, в решении которой первостепенное значение отводится биотехнологии.
Одной из важнейших задач модернизации является совершенствование технологии получения биологически активных веществ.
Никотинамидадениннуклеотид (НАД), метилэритритолциклопиро-фосфат (МЭЦ) являются ценнейшими лекарственными препаратами, субстанциями для фармакологической промышленности и реактивами для химических производств и научных исследований.
НАД является одним из основных метаболитов клетки, применяется в медицине как лекарство-иммуномодулятор, при лечении и профилактике болезней - как реактив и компонент диагностикумов. МЭЦ может быть использован в качестве предшественника при получении новых антибиотиков, лечения различных заболеваний. МЭЦ также может использоваться для оживления дормантных клеток в случае их применения в качестве продуцента в биотехнологии.
В настоящее время производство НАД и МЭЦ в России отсутствует. Применяемые за рубежом методы получения НАД и МЭЦ (методы экстракции из биомассы) имеют низкий выход целевого продукта, высокую стоимость, например стоимость МЭЦ составляет 400 $ за 1 мг. Наиболее перспективным методом их получения является микробиологический синтез. Необходимо отметить, что практическое исполнение микробиологического синтеза НАД и МЭЦ имеет очевидные трудности, связанные, главным образом, с недостатком и несовершенством предложенных штаммов-продуцентов НАД и методов его получения.
Цель работы - исследование и поиск биологических объектов для микробиологического синтеза НАД и МЭЦ.
Достижение поставленной цели требовало решения следующих задач:
Исследовать в качестве биологических объектов для микробиологического синтеза НАД и МЭЦ различные штаммы коринеподобных бактерий и отобрать наиболее приемлемые для биотехнологии организмы.
Оптимизировать для микробиологического синтеза НАД состав питательной среды.
Осуществить химическую очистку и выделение НАД из культуральной жидкости коринеподобных бактерий.
Выделить МЭЦ из клеток штамма-продуцента и исследовать способность МЭЦ к реактивации дормантных форм бактерий.
Научная новизна: Изучена биосинтетическая активность коринепо-добных бактерий, отобраны штаммы-продуценты Corymbacterium ammoniagenes ВСТИ 404 и Corynebacterium flavum ВСТИ 301, обладающие высокой активностью синтезировать, соответственно, никотинамидаденин-динуклеотид, 2-С-метил-Б-эритритол-2,4-диклодифосфат.
Исследован химический состав НАД - содержащей культуральной жидкости С. Ammoniagenes ВСТИ 404, и разработана технологическая схема выделения и химической очистки НАД.
Исследованы закономерности «оживления» дормантных клеток, обнаружено участие МЭЦ в переходе дормантных клеток из состояния «некультивируемости» в состояние активного роста, что говорит о новой функции МЭЦ.
Практическая значимость: Разработаны технологический регламент микробиологического синтеза НАД с использованием С. ammoniagenes ВСТИ 404 и технологическая схема микробиологического синтеза МЭЦ -с использованием С. flavum ВСТИ 301 и оптимизированных ферментационных сред. Впервые предложена технологическая схема, сочетающая в себе биосинтезы НАД и МЭЦ в одном цикле производства.
Апробация работы: Материалы диссертации докладывались на: V и VI Международных конгрессах «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2009, 2011 гг.); международных конференциях «Системная биология» (Филиал института биоорганической химии им. Ю.А. Овчинникова и М.М. Шемякина., г. Пущино, май 2009 г.), "Качество как условие повышения конкурентоспособности и путь к устойчивому развитию" (ВСГТУ, июль 2009 г.), I Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология в целях экономики и экологии Сибири и Дальнего Востока» (Сентябрь 2010).
Публикации: 15 наименований, в том числе 3 в реферируемых изданиях из списка рекомендованных ВАК и 2 - в зарубежных изданиях.
Работа поддержана грантами «Молодые ученые республики Бурятия "Оптимизация процесса получения НАД" (2008)», «INTAS 03-51-4077 "Inhibitors of the nonmevalonate pathway of isoprenoid biosynthesis for the treatment of bacterial infections" (2004-2006)»
