Материал: Феофилова, Е. П. Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных препаратов из мицелиальных грибов

© Национальная академия микологии, 2013

76 Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных...

дуктов,чтоповышаетегорентабельностьиделаетэкологически болеечистым.

Наконец,следуетособоотметитьвсевозрастающийинтереск грибам,какисточникамполучениялекарственныхпрепаратов, вбольшинствеслучаев,неимеющихпобочныхвредныхэффек- тов.Самоиспользованиегрибоввпищу,помнениюяпонскихи китайских врачей, обеспечиваетдолголетие. В последниегоды появилисьновыеотрасли применения грибов, кромепищевой индустрии – это антиоксиданты и «успокаивающие» вытяжки из плодовых тел грибов, обеспечивающие натуральный сон с переходом в активное бодрствование.

Литература

БаевА.А.Новыенаправлениявбиотехнологии//Биотехнология.1985. № 7. С. 8–17.

Безбородов А.М., Загустина Н.А., Попов В.О. Ферментативные про- цессы в биотехнологии. М.: Наука, 2008. 335 с.

БезбородовА.М.,КвеситадзеГ.И.Микробиологическийсинтез.СПб.: Проспект науки, 2011. 144 с.

Егоров Н.С., Олескин А.В., Самуилов В.Д. Биотехнология. Проблемы и перспективы. М.: Высшая школа, 1987. 159 с.

КузнецовА.Е.,ГрадоваН.Б.Научныеосновыэкобиотехнологии.Учеб- ное пособиедля студентов. М.: Мир, 2006. 504 с.

Луценко Н.Г. Начала биотехнологии. М.: МАИК «Наука/Интерпери- одика», 2002. 125 с.

Самуилов В.Д., Олескин А.В. Технологическая биоэнергетика. М.: Изд-во МГУ, 1994. 192 с.

Теоретические основы биотехнологии. Под ред. И.М. Грачевой. М.: Книжный дом, 2003. 213 с.

Шапошников В.Н. Техническая микробиология. М.: Советская наука, 1948. 411 с.

Шапошников В.Н. Физиология обмена веществ микроорганизмов в связи сэволюцией функций. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 161 с.

ШапошниковВ.Н.Основныефизико-химическиезакономерностифи- зиологииобменавеществмикроорганизмов. М.: Наука, 1968. 123с.

http://www.mycology.ru

© Национальная академия микологии, 2013

Глава 2

Инновациив биотехнологиигрибных производств, основанныенановых представленияхоб онтогенезегрибов

исоставеихклеточнойстенки

2.1.Инновациив подготовкеспоровогопосевного

материала

Впоследниегодыпоявилисьновыенаправлениявбиологии

ибиотехнологии, которые обязаны своим возникновением фундаментальным достижениям в области микологии. Так, значительный прогресс в изучении химического состава кле- ток грибов и их субклеточных фракций на различных стадиях онтогенеза позволили создать прогрессивные биотехнологии, средикоторыхвыделилосьцелоенаправление–использование грибов в медицине, приобретающее все большее значение в лекарственной индустрии. Конкретизируя, можносказать,что особенно плодотворными для получения лекарственных пре- паратов из грибов оказалисьдва направления исследований: в областиспорогенезагрибовиизученияхимическогосоставаих клеток и клеточных стенок (КС).

Внастоящее время биотехнология грибных производств имеетвкачествеосновнойсоставляющейподготовкуактивного спорового посевного материала и разработку способов его со- хранениядляпроведенияцелевыхферментаций.Всовременных опытно-промышленных регламентах (ОПР) все чаще включа- ются: определение типа покоя спор, скорость их прорастания, установление соединений и физико-химических факторов, ускоряющих выход покоящихся клеток из онтогенетического

77

http://www.mycology.ru

© Национальная академия микологии, 2013

78 Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных...

анабиоза, стандартизация спорового посевного материала и разработкаспособов егосохранения в активном состоянии.

Воснове этих разработок лежат современные представле- нияоспорогенезегрибов, какответнойреакциинастрессовые воздействия, роли в этом процессе протекторных соединений, новые представления об апикальном росте и роли клеточной стенкивпроцессепрорастанияспор.Используяновыепредстав- ления о состоянии покоя, в современной биотехнологии стали применять несколько приемов, способствующих увеличению выходаспоровогопосевногоматериала. Восновеодногоизних лежатданныефотобиологии, показавшие,чтосветидлинаего волнымогутсущественностимулироватьпроцессспорогенеза.

Вбесполом цикле развития грибов различают три стадии цитодифференцировки: 1-я стадия – прорастание споры и по- следующее образование мицелия, 2-я стадия – образование спорофоров, 3-я стадия – образование спорангиев. При изуче- нии действия света на процесс спорообразования различают две основные фазы: индуктивную (образование спорофор) и терминальную (образование конидий или спорангиоспор).

Наибольшийинтереспредставляютданныеповлияниюсвета различного спектрального состава на ряд грибов-патогенов. Былоустановлено,чтодействиесветовогостимула,полученного

виндуктивнуюфазу,передаетсявтерминальную.Вдальнейшем было показано, что воздействие светом определенной длины волнынапроцессспорообразованиявызываетизменениявхи- мическомсоставеспор(липидномиуглеводном),чтоприводит кизменениюметаболизмавыросшегоизтакихспормицелияи усилениюспорогенеза.

Например, мицелий Aspergillus japonicus, выращенный из спор, образование которых происходило под воздействием зеленого света (λ = 530 нм, I = 2,05 Вт/м2), имеет более высо- кие целлобиогидролазную и эндоглюканазную активности по сравнениюс контролем, а зеленый свет в 3–4 разастимулирует процесс спорообразования. Эти данные открыли новые воз- можности для биотехнологии: соответствующие воздействия на посевной материал (получившие впоследствии название «ZÜchtung» – воспитание спор), обеспечили не только увели-

http://www.mycology.ru

чение выхода посевных спор, но и дали возможность увели- чить выход конечного продукта. В последствии этот метод (предварительное облучение посевных спор зеленым светом) позволил в 3–5 раз увеличить уровень β-каротина в мицелии Blakeslea trispora иповлиятьнапроцессполученияфузикокцина у Fusicoccum amygdaly. При производствелечебногопрепарата «Миколикопин» (активноеначало–ликопингрибов) получать активныйпосевнойматериалможнотакже,используядействие зеленогосветасдлинойволны530нм(I = 1,7кВт/м2)напроцесс спорогенеза. При таком освещении в терминальной стадии спорогенеза у гетероталличных штаммов гриба-продуцента Blakeslea trispora образуютсяспоры, содержащиебольшелипи- довиобогащенныефосфатидилхолином,которыйспособствует болеедлительномусохранениюактивногоспоровогоматериала. В тоже время, использование зеленогосвета в процессеспоро- генеза позволяет в значительной степени (в 2 раза) увеличить выход спор, используемых в качестве посевного материала при биотехнологическом процессе полученияликопина.

Большое значение для сохранения всхожести посевного ма- териалаимелиданныеоролитрегалозы. КконцуXXвекабыло установлено, что при прорастании споры происходит процесс разложения трегалозы под действием фермента трегалазы с образованием глюкозы. До сих пор остается неясным, почему эта образовавшаяся из трегалозы глюкоза практически не ис- пользуется прорастающей спорой, а превращается в фосфо- рилированные триозы, причем окончательным этапом этого процесса является образование глицерина. Однако трегалоза используется спорами, находящимися в состоянии покоя, так какв покое, посовременнымданным, всежесохраняетсяопре- деленный уровень метаболизма.

В настоящее времяустановлено,чтоимеютсясущественные различия в липидном и углеводным составах спор, которые могутдолгохраниться (ДХ) илибыстротеряютвсхожесть(ТВ). Напримеремукоровыхиаскомицетныхгрибовбылопоказано, что уровень трегалозы в хранящихся спорах должен быть не менее 3–5%, и снижение всхожести четко коррелирует с уве- личением в спорах уровня углеводов и с появлением в составе

http://www.mycology.ru

© Национальная академия микологии, 2013

80 Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных...

углеводов конидий низкомолекулярных полиолов и глюкозы. Другими словами, у ТВ-спор увеличивается содержание ара- бита и уменьшается уровень маннита и трегалозы, а в составе липидовначинаетпреобладатьфосфатидилэтаноламинирезко снижаетсясодержаниефосфатидилхолина. В тожевремяуДХспор преобладает трегалоза, а в составе фосфолипидов – фос- фатидилхолин. Методом ЭПР на примере конидий Aspergillus japonicus показано,чтотрегалозапредохраняетмембраныспор придегидратации,чтообеспечиваетихжизнеспособность.По- этому в современных биотехнологических разработках для со- храненияактивногопосевногоматериалаиспользуютсяспоры, выращенные на среде с добавлением трегалозы, что позволяет лучшесохранятьсостояние покоя и всхожестьспор.

Вбиотехнологиигрибныхпроизводствзначительноевнима- ниеуделяетсятакжеактивациипрорастанияпосевныхспор,что связано с сокращением сроков ферментации и удешевлением стоимостиконечногопродукта.Всвязисэтимвпоследниегоды наблюдается определенный прогресс в знанияхо прорастании покоящихся клетоки механизмах, контролирующихсостояние покоя. Было установлено, что у спор Bacillus subtilis этот про- цесстесносвязан собразованием клеточной стенки (КС), иего регуляторамиявляются муропептиды.

Угрибовобразованиеконидийзависитотассоциированныхс КСспециальныхбелков,которыепередаютсигналвнутрьклет- ки и контролируют состояние покоя и «пробуждения» споры. Возможно, существует некоторая аналогия между β-глюканом КСгрибовипептидогликанмуропептидамибактерий,приэтом глюканможетслужитьсигналом,запрещающимилиразрешаю- щимпрорастаниегрибныхспор.Всвязисэтимпредположением представляетинтереснаблюдение,чтомуропептиды,получен- ныеиз бактерий, способствуютростугиф Candida albicans. Это позволяетдопустить,чтоэтимолекулыслужатинтер-сигналом всех «низших» организмов.

Внастоящеевремяв биотехнологииприменяетсянесколько приемов,позволяющихускоритьвыходспоризсостоянияпокоя. Это–использованиестимуляторовпрорастания,например,до- бавкикферментационнойсредеD-глюкозаминаилиN-ацетил-

http://www.mycology.ru