


Том 59, № 1 (2023)
Статьи
Сурфактин: биологическая активность и возможность применения в сельском хозяйстве (обзор)
Аннотация
Обобщена и проанализирована актуальная информация о сурфактине – циклическом липопептиде, одном из наиболее изученных микробных биосурфактантов. Представлены механизм биосинтеза сурфактина, спектр его природных и синтетических изоформ, биологическая активность сурфактина и его роль в регуляции процессов жизнедеятельности продуцентов. Продемонстрирован потенциал использования сурфактина и биопрепаратов, полученных на основе бактерий рода Bacillus – продуцентов сурфактина, для защиты и стимуляции иммунитета растений.



Механизмы ростстимулирующего и защитного действия эндофитных PGP-бактерий в растениях пшеницы при воздействии засухи (обзор)
Аннотация
Обзор посвящен анализу и систематизации современных данных об участии эндофитных ростстимулирующих (PGP)-бактерий в регуляции роста, развития, формировании урожая и стрессоустойчивости культурных растений, главным образом яровой пшеницы, являющейся ведущей в мире хлебной культурой. Описаны сведения о взаимодействии растений с PGP-бактериями в норме и при воздействии засухи. Особое внимание уделено молекулярным механизмам регуляции PGP-бактериями растительного метаболизма в норме, а также их роли в снижении негативных последствий засухи, достигаемом путем модуляции в растениях различных процессов, в частности водного обмена, минерального питания, активации антиоксидантной и осмопротекторной систем. При этом важную роль играет способность PGP-бактерий продуцировать различные метаболиты, обладающие свойствами биологически активных веществ, например, веществ с антимикробной и гормональной активностью, ферментов и других соединений. Приведены сведения об эндофитном микробиоме пшеницы, выяснение функциональной активности которого необходимо для разработки эффективных и безопасных стратегий практического применения эндофитов с целью максимальной реализации адаптационного и продуктивного потенциала пшеницы в меняющихся условиях среды.



Антифунгальная и реактивирующая активность нового глицин/гистидин-богатого линейного пептида из колосьев пырея ползучего (Elytrigia repens (L.) Desv. ex Nevski)
Аннотация
Из колосьев пырея ползучего (Elytrigia repens L.) комбинацией методов твердофазной экстракции, аффинной хроматографии и аналитической обращено-фазовой ВЭЖХ был выделен новый линейный пептид, не содержащий в своей структуре остатков цистеина. Идентификация его первичной структуры методом автоматической ступенчатой деградации по Эдману позволила выявить наличие нескольких полиглициновых участков, состоящих из 6-8 остатков каждый, между которыми локализованы короткие фрагменты, состоящие из полярных аминокислотных остатков. С-концевой фрагмент молекулы представляет собой положительно заряженный сайт, обогащенный остатками аргинина и гистидина. Особенности структуры данного пептида определяют его функциональность. Так, проверка наличия антимикробных свойств у его рекомбинантного аналога, полученного путем гетерологической экспрессии синтетического гена в прокариотической системе, позволила определить минимальную подавляющую концентрацию (МПК), а то получается московская пивоваренная компания тестируемых культур грибов лишь при достаточно высоких действующих концентрациях (52–104 мкМ). Однако соединение обладало регуляторными свойствами: при концентрации 25 мкМ отмечен реактивирующий эффект, обеспечивающий повышение уровня выживаемости пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-1200) к УФ-облучению. Полученные данные расширяют представление о функциональных особенностях защитных пептидов растений необычного структурного типа.



Новые ингибиторы панкреатической α-амилазы из Rhaponticum uniflorum
Аннотация
Основной стратегией лечения сахарного диабета является контроль постпрандиального уровня глюкозы, в связи с чем α-амилаза поджелудочной железы, гидролизующая сложные углеводы, является важной ферментативной мишенью для научных исследований. В настоящем исследовании водный экстракт и его этилацетатная фракция (ЭАФ) из семян Rhaponticum uniflorum оказывали выраженный ингибиторный эффект на активность панкреатической α-амилазы человека. В результате хроматографического разделения из ЭАФ впервые были выделены и охарактеризованы 16 метаболитов, включая 4-О-, 5-О-, 3,4-ди-О-, 3,5-ди-О-, 4,5-ди-О-кофеилхинная кислота, 6-гидроксилютеолин 7-О-глюкозид, раунозид В, лютеолин 7-О-(6"-О-кофеил)-глюкозид, лютеолин, картамозид, картамогенин, трахелозид, изоферулоил-серотонин, 20-гидроксиэкдизон, 2-дезокси-20-гидроксиэкдизон и новое природное соединение, которое представляло собой картамогенин 4-О-(6"-О-ацетил)-β-D-глюкопиранозид (6"-О-ацетил-картамозид). Данные количественной ВЭЖХ указывали на различное распределение индивидуальных компонентов между эндоспермом и кожурой семени. Исследование влияния соединений на активность панкреатической α-амилазы человека показало, что некоторые флавоноиды, кофеилхинные кислоты, лигнаны и производные серотонина оказывали выраженное ингибиторное действие. Полученные результаты подтверждают вывод о том, что семена Rhaponticum uniflorum могут быть полезным природным источником для разработки средств, ингибирующих α-амилазу.



Иммобилизация глюкозооксидазы на микросферах альгината натрия
Аннотация
Глюкозооксидаза из Aspergillus niger была иммобилизована посредством ковалентной сшивки на поверхности альгинатных микросфер, полученных методом эмульгирования/внутреннего гелеобразования. Проведено сравнение каталитических свойств свободного и иммобилизованного фермента. Размер полученных микросфер составил менее 200 мкм. В инфракрасных Фурье-спектрах диффузионного отражения полупродуктов синтеза биокатализатора были выявлены пики, соответствующие образованным ковалентным связям между ферментом и носителем. Эксперименты показали, что иммобилизованный фермент имел активность на 40% ниже, чем свободная глюкозооксидаза, но при этом обладал активностью в более широком диапазоне температур. Кинетические параметры для нативной глюкозооксидазы: Vmax – 0.341 ммоль/л·мин, Km – 5.41 ммоль/л; для иммобилизованной – 0.203 ммоль/л·мин и 11.43 ммоль/л соответственно; биокатализатор теряет менее 25% активности за 5 циклов повторного использования. Синтезированный биокатализатор может быть использован в пищевой промышленности качестве хлебопекарного улучшителя, в химической и фармацевтической промышленности для получения глюконовой кислоты, а также в аналитической химии для определения концентрации глюкозы.



Влияние экзогенных ИУК и БАП на метаболизм клеток зоны адгезии у корней проростков гороха (Pisum sativum L.) в начальные периоды взаимодействия с Rhizobium leguminosarum bv. viceae
Аннотация
Исследовали действие экзогенных 10–11 М индолил-уксусной кислоты (ИУК) и 10–9 М 6-бензиламинопурина (БАП) на метаболизм клеток в зоне адгезии корня этиолированных проростков гороха, расположенной на расстоянии 5–15 мм от его апекса, через 1 и 24 ч после инокуляции бактериями Rhizobium leguminosarum bv. viceae. Сравнивали инокулированные ризобиями проростки, не подверженные действию ИУК и БАП (контроль) и выросшие на растворах этих фитогормонов. Данные по активности растворимых и связанных с клеточными стенками пероксидаз и полифенолоксидаз, концентрации в тканях пероксида водорода (H2O2), оксида азота (NO), общего содержания растворимых фенольных соединений и флавоноидов (экстрагируемых этилацетатом и н-бутанолом) и нерастворимых фенольных соединений показали усиление защитных ответов в клетках зоны адгезии при действии экзогенной ИУК и их ослабление при действии БАП. Выявленные изменения в метаболизме клеток зоны адгезии объясняют причину положительного влияния на нодуляцию экзогенного БАП и ингибирования этого процесса при действии экзогенной ИУК



Новый метод экспресс-детекции антибиотикорезистентности
Аннотация
В работе использовался режим осцилляции атомно-силового микроскопа (АСМ) для создания системы высокочувствительной детекции антибиотикорезистентности в режиме реального времени. Такой режим позволяет оценить чувствительность или резистентность грамотрицательных (Escherichia coli) и грамположительных (Staphylococcus aureus) бактерий к антибиотику за 15–30 мин. В основе аналитического сигнала (изменения амплитудно-частотных характеристик кантилевера) лежит метаболическая активность бактерий. Бактерии, высаженные на кантилевер, вызывали его колебания с высокой амплитудой. В случае если бактерии чувствительны к антибиотику, амплитуда статистически значимо падала в течение 15–30 мин, если бактерии резистентны, то амплитуда либо не изменялась, либо увеличивалась. Полученные результаты сопоставимы с диско-диффузионным методом.



Метод количественного определения активного рецептора бета-лактамных антибиотиков BlaR-CTD для биоаналитического применения
Аннотация
Разработана биоаналитическая сэндвич-система для количественного определения рекомбинантного рецептора бета-лактамов BlaR-CTD, обладающего лигандсвязывающей активностью и иммунореактивностью. В этой тест-системе BlaR-CTD из биологической жидкости или калибровочной пробы связывается за счет рецепторного сайта с иммобилизованным в лунке микропланшета ампициллином, а через эпитопы периферической структуры взаимодействует со специфическими поликлональными антителами. Аналитическая чувствительность метода оказалась равной 2 нг/мл, рабочий диапазон составил 5–215 нг/мл. Проведен мониторинг биологической активности и дана оценка стабильности BlaR-CTD в процессах его гетерологической экспрессии, выделения и приготовления реагентных форм. Получен высокоочищенный рекомбинатный рецептор бета-лактамов BlaR-CTD. Показано, что этот белок обладал достаточно высокой устойчивостью к денатурации хаотропными агентами (мочевина и гуанидингидрохлорид) и стабилен в широком диапазоне рН среды. Кроме того, предложены конструкции и методики применения конкурентных систем для биоанализа бета-лактамных антибиотиков, основанные на рецепторных и антигенных свойствах BlaR-CTD, в микропланшетах (аналитическая чувствительность 0.02 нг/мл, IC50 = 0.28 нг/мл) и на хроматографических тест-полосках (предел обнаружения 1–2 нг/мл).



Разработка поляризационного флуоресцентного иммуноанализа сульфатиазола и его применение для тестирования меда
Аннотация
Разработан поляризационный флуоресцентный иммуноанализ (ПФИА) для выявления остаточных количеств антибактериального препарата сульфатиазола из класса сульфаниламидов, применяемого для профилактики и лечения инфекционных заболеваний пчел. Определены условия проведения ПФИА, обеспечивающие достижение высоких аналитических характеристик. Продолжительность ПФИА составляла 5 мин, предел обнаружения – 3 нг/мл. Показана высокая селективность ПФИА по отношению к сульфатиазолу; коэффициенты перекрестного реагирования для других сульфаниламидов не превышали 3%. Подтверждена эффективность обнаружения сульфатиазола разработанным ПФИА в пробах меда, для тестирования которых выбрана оптимальная методика пробоподготовки. Полученные результаты демонстрируют возможности использования разработанного иммуноанализа для быстрого и чувствительного контроля качества и безопасности меда.



Владимир Петрович Вейко (14.12.1952–22.10.2022 гг.)


