25 сентября 2019

Учёными Курчатовского института найден эффективный способ биосинтеза одного из самых востребованных ферментов

ГосНИИгенетика

Учёные НИЦ "Курчатовский институт" – ГосНИИгенетика успешно синтезировали в дрожжах один из самых дорогостоящих и востребованных на биотехнологическом рынке ферментов — фосфолипазу А2, используемую для улучшения эмульгирующих свойств яичного желтка. Получившиеся варианты А2 обладают высокой активностью и способны значительно удешевить применение этого фермента в различных отраслях промышленности. Исследование опубликовано в журнале "Биотехнология".

Фосфолипаза А2 (PLA2) является одним из наиболее дорогостоящих ферментов в своей области. В пищевой промышленности ее применяют для улучшения качества майонеза, изготовления хлебобулочных изделий, молочных продуктов, а также при производстве сыра. Перспективными областями применения PLA2 являются: текстильная промышленность, кормопроизводство и парфюмерия, а также синтез искусственных фосфолипидов, востребованных, в частности, в фармакологии. Изучается также применение PLA2 в топливно-энергетической промышленности для получения биодизеля.

В настоящее время в России PLA2 не производится, что послужило дополнительным стимулом к разработке отечественных штаммов-продуцентов и технологии получения данного фермента. В качестве оптимального организма-хозяина для биосинтеза PLA2 традиционно рассматривают дрожжи. Однако высокоактивные ферменты разрушают фосфолипиды клеточных мембран дрожжей. Поэтому все предыдущие произведённые в дрожжах варианты PLA2 обладали низкой активностью.

В новой работе учёные синтезировали в дрожжах высокоактивную PLA2 штамма А-2688 Streptomyces violaceoruber. Чтобы повысить эффективность экспрессии PLA2 и уберечь фосфолипиды клеточных мембран дрожжей от разрушения, специалисты сконструировали модифицированные варианты данного фермента, включавшие, в частности, определенные аминокислотные замены.

Успешно синтезировав несколько вариантов рекомбинантной PLA2 в клетках дрожжей, исследователи проверили их активность на яичном желтке. В ходе эксперимента высокоактивные ферменты быстро улучшили эмульгирующие свойства яичного желтка. 

"Примечательно, что получившиеся модифицированные PLA2 обладают одновременно высоким уровнем секреции в дрожжах и высокой удельной активностью, минимум на порядок превосходящей показатели ранее полученных низкоактивных ферментов", — сообщил один из авторов исследования, заведующий лабораторией систем экспрессии генов НИЦ "Курчатовский институт" – ГосНИИгенетика Дмитрий Козлов.

Исследователи уверены, что модифицированные PLA2 найдут широкое применение в промышленности, поскольку способны значительно удешевить использование этого фермента.

Российский научный центр "Курчатовский институт" был образован Указом Президента России в ноябре 1991 года на базе созданного в 1943 г. Института атомной энергии им. И.В.Курчатова (в то время Лаборатории N 2 Академии наук СССР) и стал первым государственным национальным научным Центром России. Центр подчинен непосредственно Правительству России и не входит в состав Российской Академии наук и отраслевых министерств.