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

Химическоестроениеα,α-трегалозы,быловыясненов1888г., когда после ее гидролиза получили только глюкозу. Нередуци- рующая способность этого сахара была известна с момента его открытия и подтверждена стабильностью трегалозы при вы- держиваниивщелочах.Такимобразом,наиболеесущественным свойствомтрегалозыоказалосьто,чтоэтотдисахаридсостоитиз двухмолекулD-глюкозы,точнееглюкозныхостатков,связанных через их восстановленныеатомы углерода (см. формулу).

Структура природного изомератрегалозы

Трегалоза характерна для высших и низших форм жизни, но не для млекопитающих. Большим достижением последних лет является установление факта обнаружения специального гена, участвующего в синтезе трегалозы. Он присутствует у многихорганизмов, содержащихчрезвычайнонизкийуровень трегалозы, затрудняющий ее определение. Это позволяет зна- чительно расширить круг организмов, содержащих трегалозу, и предположить ее наличие у некоторых млекопитающих, тем более, чтоучеловека обнаружена трегалаза (TREН) – фермент, которыйгидролизуеттрегалозувкишечникеиявляетсямарке- ромповрежденияпочечныхканальцев.Всегооколо40летназад отрегалозезналитолькото,чтоэтотсахарвыполняетфункцию запасногосоединения.Внастоящеевремяпредставленияороли трегалозы значительно расширились, так как было показано, что это соединение принимает участие в наиболее важных ме- таболических процессах.

http://www.mycology.ru

© Национальная академия микологии, 2013

42 Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных...

Трегалоза синтезируется как стресс-зависимое соединение придействиихолода,нагревания,обезвоживания,окисленияи других неблагоприятных факторов. Именно в таких ситуациях организм синтезирует большое количество трегалозы, что по- зволяет ему сохранить целостность клеток. В таких условиях присутствие трегалозы препятствует денатурации белков, что подтверждаютсовременныеданныеобуменьшениисодержания этогодисахаридавовремяагрегациибелков,медиированныхпо- лиглютамином.Механизмстабилизациибелковбылдостаточно быстро выяснен, и трегалоза получила название химического шаперона.

Еще в 1991 г. в опытах с мукоровым грибом Cunninghamella japonica было показано, что в условиях высокотемпературного стресса происходит остановка ростовых процессов и быстрое накопление трегалозы, которое сопровождается изменением липидного состава и увеличением степени ненасыщенности липидов, т.е. была установлена взаимосвязь между синтезом трегалозы и составомлипидного бислоя. При этом параллель- но сувеличением степени ненасыщенностилипидного бислоя происходит увеличение уровня фосфатидилэтаноламина, что, вероятно, способствует более активному росту мицелия после выхода из состояния стресса.

Аналогичный эффект наблюдается при введении антиокси- дантаприегодобавлениивовремядействиястрессора.Позднее в опытах сдрожжами при действии на них перекиси водорода, вызывающей окислительное повреждение аминокислот в бел- ках, было показано, что трегалоза способна устранять эти по- врежденияизащищатьклеткуотдействиясвободныхрадикалов.

Однако механизм защитного действия трегалозы был уста- новлен только в 2003 г. Используя метод ЯМР, были получены спектры H1 иC13,позволяющие судить о взаимодействии OH…π иCH…Oмеждутрегалозойиненасыщеннымижирнымикисло- тами.Полученныеданныесвидетельствуютотом,чтотрегалоза значительноснижаетдействиесвободнорадикальногоокисле- ниянаненасыщенныеацилылипидовпутемслабогосвязывания с двойными связями в молекулах жирных кислот. В настоящее времяустановлено,чтотрегалозаявляетсяисточникомэнергии

http://www.mycology.ru

ирезервнымуглеводом,стабилизируетизащищаетпристрессе белкиимембранныелипидыотдеградации,препятствуетразру- шительномудействиюнабиологическиеструктурысвободных радикалов, является регулятором роста и развития растений и служит компонентом гликолипидов у коринебактерий.

Кроме того, показано, что нередуцирующие сахара – трега- лоза и сахароза – участвуют в системе коммуникации клеток (гликокоде), и их метаболизм связан с системой клеточных сигналов. Невосстановленный дисахарид трегалоза является общимдляспорвсехгрибов.Трегалозаобнаруженаваскоспорах

Neurospora tetrasperma,урединиоспорахPuccinia graminis,кони- дияхPenicillium chrysogenum,спорахDictyostelium discoideum и D. mucoroides, спорах Phycomyces blakesleeanus и Cochliobolus mirabianus, в конидиях Cunninghamella japonica. Как правило,

при прорастании споры, элонгации ростовой трубочки и об- разованиимицелиябиосинтезатрегалозынепроисходит,если

всреде присутствуют источники углерода и азота. Как только начинается процесс истощения питательных запасов в среде, у грибов начинается активный синтез трегалозы.

Таким образом, образование трегалозы четко ассоциирова- но с наступлением неблагоприятных условий существования. Другимисловами,припротеканииактивныхростовыхпроцес- сов трегалоза не образуется. Как только происходит действие какого-либонеблагоприятногофактора, например, истощение питательной среды, рост останавливается, и начинается на- копление в мицелии трегалозы. Если при этом мицелий до- стиг идиофазы, то происходит процесс спорообразования, и трегалозанакапливаетсяв спорах (урядагрибовееколичество можетсоставлять25–30%отвесаспор).Такимотразом,угрибов синтез трегалозы тесносвязан с процессом спорообразования, т.е.ссостояниемпосевногоматериала,которыйиспользуетсяв биотехнологических разработках.

Проведенныенамиисследования(ФеофиловаЕ.П.,Терешина В.М., Меморская А.С.) показали, что у представителей царства Fungiбиохимическаяадаптацияктемпературномустрессу(ТС), обусловленнаяпротекторамиуглеводнойприроды,различается

взависимости от систематического положения организма. На

http://www.mycology.ru

© Национальная академия микологии, 2013

44 Фундаментальные основы микологии и создание лекарственных...

фотоуказаныосновныепротекторыв зависимостиот видовой принадлежности мицелиального гриба.

Уисследованных Zygomycetes – C. japonica и Absidia coerulea

работаеттолькоодинбиохимическиймеханизм,основанныйна превращенииглюкозывдисахаридтрегалозу.Последняявыпол- няет функцию стабилизатора мембранныхлипидов и является своеобразным «депо» такого высокоактивного субстрата как глюкоза. Интересно, чтотолько в условиях более глубокого (до 10 °С) охлаждения появляютсяследы глицерина, ау (–) штамма B. trispora встилоспорах, полученныхвусловияхгипертермии, обнаруживается полиол инозит.

Угрибов,принадлежащихкклассуAscomycetes,вчастности,

Aspergillus japonicus и Myceliophthora termophila набор углево-

дов цитозоля более обширен. Кроме трегалозы имеется ряд полиолов, которые также выполняют функцию протекторных соединений. В данном случае при гипертермии отмечается тенденция к увеличению образования трегалозы и инозита, а при гипотермии – маннита и глицерина.

Приэтомнаблюдаетсяинтереснаяособенность,связаннаяс температурным оптимумом роста организма. У термофила M. termophila, имеющего оптимум роста при 41–42°С, глицерин не образуется при низкотемпературном шоке, но этот полиол по- являетсяумезофилаA. japonicus, выдерживающегоболеенизкую температуру культивирования.

Интересно, что в плодовых телах ряда грибов, в частности, L. edodes, преобладаетманнит, составляющийдо 70% отсуммы сахаров. Такое повышение уровня маннита можно объяснить действием холодового шока, индуцирующего плодообразова- ние. Напротив, действие повышенной температуры вызывает накопление трегалозы. Таким образом, температурный стресс является фактором, позволяющим управлять накоплением в клетках грибов определенных углеводов, c cоставом которых связан, в частности, процесс плодоношения (см. фотосправа).

http://www.mycology.ru

Pleurotus ostreatus - трегалоза

Flammulina velutipes - арабит

Lentinus edodes - маннит

Преобладающий протектор (полиол) в плодовых телах различных видов грибов при стрессе.

http://www.mycology.ru