Введение к работе
Данная работа является продолжением исследований, проводимых на кафедре микробиологии Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии по изучению биосинтеза, химического строения и биологической активности дрожжевых внеклеточных полисахаридов.
Актуальность проблемы. Микробные полисахариды привлекают к себе большое внимание исследователей различного профиля, что обусловлено их уникальным строением, физико-химическими и биологическими свойствами. Поэтому они интересны для применения в качестве вспомогательных веществ в фармацевтической, косметической, пищевой, нефтедобывающей промышленности. В медицинскую практику внедрены или внедряются лечебные и диагностические препараты на основе микробных полисахаридов. В ряду экзо-полисахаридов определенный интерес представляют гетерогликаны, образуемые сапрофитными криптококками - базидиомицетовыми дрожжами. Водные растворы гетерогликанов обладают сравнительно высокой вязкостью, что определяет перспективность их применения в качестве загустителей кремов, мазей, стабилизаторов эмульсий и суспензий. Кроме того, они не токсичны, проявляют иммуномодулирующие, антивирусные и детоксицирующие свойства. Наличие карбоксильных групп открывает широкие возможности для использования их в качестве ковалентно связанных носителей для низкомолекулярных лекарственных веществ, а так же для химической модификации этих полимеров.
Однако, несмотря на то, что полисахариды находятся в большем или меньшем количестве в клетках всех представителей микробного мира, или выделяются отдельными видами в окружающую среду, лишь немногие из них детально изучены к настоящему времени и внедрены в промышленность. Это относится и к полисахаридам дрожжей рода Cryptococcus.
Цель данной работы заключалась в изучении влияния различных источников углерода на рост Cryptococcus luteolus штамм 228 и биосинтез полисахарида, на качественные и количественные характеристики лютелана (химический состав, молекулярно-массовое распределение и некоторые физико-химические свойства).
Задачи исследования: 1. Изучить влияние на биосинтез лютелана различных источников углерода. 2. Оптимизировать питательную среду с целью повышения эффективности процесса биосинтеза лютелана. 3. Изучить измене-
4 ниє основных биохимических параметров ферментации при выращивании
Cr.luteolus на оптимизированных питательных средах. 4. Определить некоторые физико-химические характеристики (степень полидисперсности, моноса-харидный состав, реологические свойства) лютслана, образуемого Cr.luteolus штамм 228 на оптимизированных питательных средах.
Научная новизна и практическая значимость:
- показано, что авторегулятором развития клеток продуцента является
размер полисахаридной капсулы;
-установлено, что добавление в питательную среду с глюкозой мальтозы, маннитола, сорбитола, дульцитола стимулирует в основном рост Cr.luteolus, а добавление солей органических кислот (натрия ацетата, натрия цитрата, натрия оксалата, калия тартрата и калия сукцината) существенно стимулирует процесс полисахаридообразования;
-для штамма 228 Cr.luteolus впервые показана возможность синтеза полисахарида из неуглеводных компонентов питательной среды - солей органических кислот;
проведена оптимизация соотношения глюкозы и других углеродных добавок в питательных средах;
доказано, что углеродные добавки не влияют на качественный состав моносахаридных звеньев в молекуле лютелана и их процентное соотношение;
при использовании в качестве единственного источника углерода солей органических кислот снижается количество глюкуроновой кислоты в молекуле полисахарида и наблюдается преимущественное образование низкомолекулярного лютелана;
показано, что полисахарид, образуемый Cr.luteolus на оптимизированных средах, при добавлении мальтозы, маннитола, сорбитола, дульцитола и солей органических кислот по реологическим свойствам не отличается от лютелана, синтезируемого на контрольной среде Голубева, а при использовании солей органических кислот в качестве единственного источника углерода на 40-50% по сравнению с контролем снижается вязкость водных растворов эк-зогликана;
определены коэффициенты уравнений, с помощью которых описаны размножение Cr.luteolus и биосинтез лютелана на оптимизированных пита-
5 тельных средах;
установлено, что присутствие в питательной среде производных глюкозы (натриевой соли P-D-тио-глюкозы, 2-ацетил-амино-2-дезокси-0-глюкозы, D-глюкозамина гидрохлорида и 2-амино-2-дезокси-0-глюкозы) подавляет рост продуцента и биосинтез лютелана, что может являться следствием нарушения процессов синтеза компонентов клеточной стенки;
показано, что добавление в среду Голубева, содержащую 1% глюкозы такого же количества 2-амино-2-дезокси-0-глюкозы блокирует синтез экзопо-лисахарида, но не влияет на рост и размножение клеток Cr.luteolus, что служит веским доказательством правомочности отнесения лютелана к вторичным метаболитам и может являться одним из методов получения бескапсульных клеток;
при использовании в качестве углеродных добавок солей органических кислот существенно возрастает биосинтетическая активность продуцента и снижается стоимость полисахарида по сравнению со стоимостью лютелана, получаемого при выращивании культуры на контрольной среде Голубева.
Публикации: материалы диссертации отражены в 5 публикациях и доложены на Международном конгрессе "Молодежь и наука - третье тысячелетие", Москва, 29 января - 4 февраля 1996 г.
Объем и структура работы: диссертация изложена на 174 страницах машинописного текста. Содержит 26 таблиц и 52 рисунка. Список литературы - 283 наименования.