Скрининг продуцентов протеолитических ферментов, эффективных в отношении фибриллярных и глобулярных белков, среди микромицетов, ассоциированных с насекомыми

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведены выделение и идентификация 30 культур микромицетов, ассоциированных с насекомыми. Данные культуры изучены на предмет образования протеолитических ферментов с использованием метода посева уколом на агаризованные питательные среды, содержащие источники специфических фибриллярных и глобулярных белковых субстратов. Получены данные о наличии казеинолитической (EI от 1.00 до 2.75), коллагеназной (EI от 1.00 до 3.25), желатиназной (EI от 1.00 до 1.84), эластолитической (EI от 1.00 до 1.50), кератинолитической (EI от 1.00 до 2.00) активностей и способности к гидролизу гемоглобина (EI от 1.00 до 1.67). Определены перспективные штаммы, показавшие высокую активность в отношении протестированных субстратов – №№ 12 (Penicillium hirsutum 1), 19 (Cladosporium sphaerospermum 1), 21 (Aspergillus unguis 1) и 25 (Cladosporium herbarum 1). Проведено глубинное культивирование перспективных штаммов и определение протеолитической активности внеклеточных протеаз из культуральной жидкости в отношении различных белковых субстратов. Определен наибольший уровень общей протеолитической активности у штамма Aspergillus ochraceus 1 (Еазоказеин = 1.686 усл. ед./ мл), коллагенолитической активности при культивировании штамма Cladosporium herbarum 1 (Еазоколл= 0.110 усл.ед./мл), а также эластолитической активности с использованием хромогенного пептидного субстрата S-4760 в культуральной жидкости микромицета Aspergillus unguis 2 (ЕS-4760 = 7.366 мкмоль pNA × 10–3/мл/мин) в условиях глубинного культивирования штаммов микромицетов, ассоциированных с насекомыми.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Л. Басалаева

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: dbasalaewa@yandex.ru
Россия, Москва

А. А. Богомолова

Утрехтский университет

Email: a1a2bogomolova@gmail.com
Россия, Утрехт

А. А. Осмоловский

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: aosmol@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Александрова

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: alina-alex2011@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Ballester A.-R., Lopez-Perez M., de la Fuente B. et al. Functional and pharmacological analyses of the role of Penicillium digitatum proteases on virulence. Microorganisms. 2019. V. 7 (7). P. 198–217. https://doi.org/10.3390/microorganisms7070198
  2. Barrett A.J. Proteolytic enzymes: serine and cystein peptidases. Methods in Enzymology. 1994. V. 244. V. 244 (1). P. 1–15. https://doi.org/10.1006/abio.1995.1306
  3. Bednenko D.M., Kreyer V.G., Baranova N.A. et al. Biotechnological potential of proteolytic enzymes of micromycete Aspergillus flavus O-1. Advances in medical mycology. 2018. V. 19. P. 108–110. (In Russ.) https://doi.org/10.14427/amm.2018.xix.08
  4. Braunstein A.E. Nomenclature of enzymes: Recommendations of the International Biochemical Union on the nomenclature and classification of enzymes, symbols of the kinetics of enzymatic reactions. VINITI, Moscow, 1979. (In Russ.)
  5. Bukharin O.V. (ed.). Associative symbiosis. Publishing House of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Ekaterinburg, 2007. (In Russ.)
  6. Castellanos-Moguel J., Gonzales-Barajas M., Mier T. et al. Virulence testing and extracellular subtilin-like (Pr1) and trypsin-like (Pr2) activity during propagule production of Paecilomyces fumosoroseus isolated from whiteflies (Homoptera: Aleyrodidae). Revista Iberoamericana de Micología. 2007. V. 24 (1). P. 62–68. https://doi.org/10.1016/s1130-1406(07)70016-5
  7. Douglas A.E. Symbiotic interaction. Oxford Univ. Press, Toronto, 1994.
  8. Emtsev V.T. Associative symbiosis of soil diazotrophic bacteria and vegetable crops. Pochvovedenie. 1994. No. 4. P. 74– 84. (In Russ.)
  9. Evlakhova A.A. Entomopatogenny`e griby`. Sistematika, biologiya, prakticheskoe znachenie. Leningrad: Nauka, 1974. 260 s.
  10. Fukuda R., Horiuchi F., Ohta A. et al. The prosequence of Rhizopus niveus asparatic proteinase-I supports correct folding and secretion of its mature part in Saccharomyces cerevisiae. J. Biol. Chem. 1994. V. 269 (13). P. 9556–9561.
  11. Ganbarov H.G., Safarova A. Kh., Shafieva S.M. Proteolytic activity of fungi of the genus Aspergillus isolated from the soil of Azerbaijan. Izvestiya Ufimskogo nauchnogo tsentra RAN. 2018. V. 3 (1). P. 80–84. (In Russ.) https://doi.org/10.31040/2222-8349-2018-1-3-80-84
  12. Giovannoni M., Larini I., Scafati V. A novel Penicillium sumatranse isolate reveals an arsenal of degrading enzymes exploitable in algal biorefinery processes. Biotechnol. Biofuels Bioproducts. 2021. V. 14 (1). P. 180–199. https://doi.org/10.1186/s13068-021-02030-9
  13. Gzogyan L.A. Proteolytic enzymes and their inhibitors in grown mushrooms. Cand. Sci. Thesis. Krasnodar, 2005. (In Russ.)
  14. Lacey L.A., Kaya K.H. Field manual of techniques in invertebrate pathology: application and evaluation of pathogens for control of insects and other invertebrate pests. Springer, Davis, 2007.
  15. Lui S.Q., Meng Z.H., Jang J.K. et al. Characterizing structural features of cuticle-degrading proteases from fungi by molecular modeling. BMC Struct. Biol. 2007. N7. A 33. https://doi.org/10.1186/1472-6807-7-33
  16. Lukin S.A., Kevin P.A., Zvyagintsev D. Yu. Azospirilli and associative nitrogen fixation in non-legume crops in agricultural practice. Selskokhozyaystvennaya biologiya. 1987. N1. P. 51–58. (In Russ.)
  17. Lysenko L.A., Nemova N.N., Kancerova I.P. Proteolytic regulation of biological processes. Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk, 2011. (In Russ.)
  18. Osmolovskiy A.A., Popova E.A., Kreyer V.G. et al. Fibrinolytic and collagenolytic activity of extracellular proteinases of micromycete strains Aspergillus ochraceus l-1 and Aspergillus ustus 1. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2016. N1. P. 71–75. (In Russ.) https://doi.org/10.3103/S0096392516010053
  19. Popova E.A., Osmolovskiy A.A., Kreyer V.G. et al. Production of proteinases highly active against fibrillar proteins by Aspergillus ustus strain. Mikologiya i fitopatologiya. 2019. V. 53 (4). P. 229–235. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S0026364819040111
  20. Provorov N.A. Genetic and its evolutionary basis of the theory of symbiosis. Zhurnal obshchey biologii. 2001. V. 62. P. 472–495. (In Russ.) http://doi.org/10.1134/C0026364819020089
  21. Rimareva L.V., Overchenko M.B., Morozova K.A. Patent 2315096 C1 Russian Federation No. of the fungus Aspergillus oryzae, producing a complex of proteinases, pectinases, β-glucanases, α-amylase and xylanase. Application No. 2006123552/13 dated 04.07.2006; published 20.01.2008, Bulletin N2. (In Russ.)
  22. Semenova T.A., Dunaevsky Ya.E., Belyakova G.A. et al. Extracellular peptidases of insect-associated fungi and their possible use in biological control programs and as pathogenicity markers. Fungal Biol. 2020. V. 1 (124). P. 65–72. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2019.11.005
  23. Semenova T.A. Extracellular peptidases of fungi forming biotic connections with insects. Cand. Biol. Thesis Abstract. Moscow, 2001. (In Russ.)
  24. Shamraichuk I.L., Belyakova G.A., Eremina I.M. et al. Proteolytic enzymes of fungi and their inhibitors as promising and biocidal agents with antifungal action. Vestnik Moskovskogo universiteta. 2020. V. 75 (3). P. 123–130.
  25. Sharma H., Rai A.K., Chettri R. et al. Bioactivities of Penicillium citrinum isolated from a medicinal plant Swertia chirayita. Arch. Microbiol. 2021. V. 203(8). P. 5173–5182. https://doi.org/10.1007/s00203-021-02498-x
  26. Soltan M.A., Eldeen M.A., Elbassiouni N. et al. In silico designing of a multitope vaccine against Rhizopus microspores with potential activity against other mucormycosis causing fungi. Cells. 2021. V. 10 (11). P. 1–25. https://doi.org/10.3390/cells10113014
  27. Veiter L., Rajamanickam V., Herwig C. The filamentous fungal pellet-relationship between morphology and productivity. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2018. V. 102. P. 2997–3006. https://doi.org/10.1007/s00253-018-8818-7
  28. Velikoreczkaya I.A. Creation of new complex farmer’s preparations of fungal proteins based on Penicillium canescens for effective conversion of protein-containing plant serum. Cand. Tech. Thesis. Moscow, 2019. (In Russ.)
  29. Yakhyaeva M.A., Akhmedova Z.R. Some properties of proteolytic enzymes of the fungus Aspergillus oryzae-5. Universum: technical sciences. 2020. N9–2 (78). P. 50–54. (In Russ.)
  30. Ye F., Liang L., Mi Q. et al. Preliminary crystallographic study of two cuticle-degrading proteases from the nematophagous fungi Lecanicillium psalliotae and Paecilomyces lilacinus. Acta Crystallogr. Sect. F: structural biology and crystallization communications. 2009. V. 1 (65). P. 271–274. https://doi.org/10.1107/S1744309109003595
  31. Бедненко Д.М., Крейер В.Г., Баранова Н.А. и др. (Bednenko et al.) Биотехнологический потенциал протеолитических ферментов микромицета Aspergillus flavus O-1 // Успехи медицинской микологии. 2018. Т. 19. С. 108–110.
  32. Браунштейн А.Э. (Braunstein) Номенклатура ферментов: Рекомендации Международного биохимического союза по номенклатуре и классификации ферментов, символам кинетики ферментативных реакций. М.: ВИНИТИ, 1979. 322 с.
  33. Бухарин О.В. (ред.). (Bukharin) Ассоциативный симбиоз. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2007. 265 c.
  34. Великорецкая И.А. (Velikoretskaya) Создание новых комплексных агропрепаратов грибных белков на основе Penicillium canescens для эффективной переработки белоксодержащей растительной сыворотки. Дисс. … канд. техн. наук. Москва, 2019. 151 с.
  35. Ганбаров Х.Г., Сафарова А.Х., Шафиева С.М. (Ganbarov et al.) Протеолитическая активность грибов рода Aspergillus, выделенных из почвы Азербайджана // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. № 3 (1). С. 80–84.
  36. Гзогян Л.А. (Gzoghyan) Протеолитические ферменты и их ингибиторы в культивируемых грибах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Краснодар, 2005. 20 c.
  37. Емцев В.Т. (Emtsev) Ассоциативный симбиоз почвенных диазотрофных бактерий и овощных культур. Почвоведение. 1994. № 4. С. 74–84.
  38. Лукин С.А., Кевин П.А. Звягинцев Д.Ю. (Lukin et al.) Азоспириллы и ассоциативная азотфиксация у небобовых культур в практике сельского хозяйства // Сельхохозяйственная биология. 1987. № 1. С. 51–58.
  39. Лысенко Л.А., Немова Н.Н., Канцерова И.П. (Lysenko et al.) Протеолитическая регуляция биологических процессов. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. 482 c.
  40. Осмоловский А.А., Попова Е.А., Крейер В.Г. и др. (Osmolovsky et al.) Фибринолитическая и коллагенолитическая активность внеклеточных протеиназ штаммов микромицетов Aspergillus ochraceus l-1 и Aspergillus ustus 1 // Вестн. Московского ун-та. Сер. 16. Биол. 2016. № 1. С. 71–75.
  41. Попова Е.А., Осмоловский А.А., Крейер В.Г. и др. (Popova et al.) Продукция штаммом Aspergillus ustus протеиназ, высокоактивных в отношении фибриллярных белков // Микология и фитопатология. 2019. Т. 53. № 4. С. 229–235.
  42. Проворов Н.А. (Provorov) Генетика и эволюционные основы теории симбиоза // Журнал общей биологии. 2001. Т. 62. С. 472–495.
  43. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Морозова К.А. (Rimareva et al.) Патент 2315096 С1 Российская Федерация № гриба Aspergillus oryzae, продуцирующий комплекс протеиназ, пектиназ, β-глюканазы, α-амилазы и ксиланазы. Заявка № 2006123552/13 от 04.07.2006; опубл. 20.01.2008, Бюл. № 2.
  44. Семенова Т.А. (Semenova) Внеклеточные пептидазы грибов, образующих биотические связи с насекомыми. Автореферат дисс. … канд. биол. наук. М., 2001. 26 с.
  45. Шамрайчук И.Л., Белякова Г.А., Еремина И.М. и др. (Shamraychuk et al.) Протеолитические ферменты грибов и иx ингибиторы как перспективные и биоцидные средства антифунгального действия. Вестник Московского университета. 2020. Т. 75, № 3. С. 123–130.
  46. Яхьяева М.А. Ахмедова З.Р. (Yakhyaeva, Akhmedova) Некоторые свойства протеолитических ферментов гриба Aspergillus oryzae-5. Universum: технические науки. 2020. № 9–2 (78). С. 50–54.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фотографии исследуемых штаммов на среде Сабуро: 1 – штамм 30 (Aspergillus carbonarius 1); 2 – штамм 21 (A. unguis 2); 3 – штамм 25 (Cladosporium herbarum 1); 4 – штамм 27 (Mucor plumbeus 1); 5 – штамм 15 (M. circinelloides 1); 6 – штамм 12 (Penicillium hirsutum 1); 7 – штамм 26 (P. aurantiogriseum 2); 8 – штамм 24 (Ulocladium botrytis 1).

Скачать (348KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025