Влияние протатранов на биосинтез внеклеточных ферментов Candida ethanolica BKM Y-2300 T

Целью представленного исследования являлось изучение возможности применения синтетических биологически активных соединений – протатранов – для увеличения липолитической и протеолитической активности дрожжей Candida ethanolica. Протатран 1 (трис(2-гидроксиэтил) аммоний-4-хлорфенил-сульфанилацетат) и протатран 2 (трис(2-гидроксиэтил) аммоний-4-хлорфенил-сульфонилацетат) вносили в состав питательной среды в микроконцентрациях от 1×10^-6 до 1×10^-8% масс. по отдельности и совместно. Установлено, что при внесении в питательную среду протатраны разнонаправленно влияли на биосинтез ферментов дрожжами Candida ethanolica. Это зависело от концентраций данных соединений, а также от их отдельного либо совместного внесения. Для синтеза липаз все изученные концентрации были эффективными, так как увеличивали синтез ферментов в 1,7–8,6 раза. При совместном применении протатранов синтез ферментов был выше в 3,4–11,7 раза. Для образования протеаз наиболее эффективным было совместное внесение изучаемых протатранов в концентрации 10^-6% масс., при этом синтез ферментов достигал 184,8±7,02 Ед/мл к.ж. При совместном внесении изучаемые протатраны трис(2-гидроксиэтил) аммоний-4-хлорфенил-сульфанилацетат и трис(2-гидроксиэтил) аммоний-4-хлорфенил-сульфонилацетат могут быть использованы для увеличения эффективности продуцирования внеклеточных липаз и протеаз дрожжами Candida ethanolica. Особенностью влияния протатранов оказалась неравномерная динамика накопления внеклеточных ферментов, проявляющаяся в наличии резких пиков в процессе культивирования дрожжей. Причины данной неравномерности требуют дополнительных исследований.

1. Хоконова М.Б. Использование дополнительных ферментных препаратов при соложении // Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета им. В.М. Кокова. 2019. N 2. С. 87–90. EDN: GPGWPN.

2. Вистовская В.П. Гидролитические ферменты в био-технологии сыра // Известия Алтайского государственного университета. 2012. N 3-2. С. 9–12. EDN: PMDMBB.

3. Dos Santos Aguilar J.G., Sato H.H. Microbial proteases: production and application in obtaining protein hydrolysates // Food Research International. 2018. Vol. 103. P. 253–262. DOI: 10.1016/j.foodres.2017.10.044.

4. Bharathi D, Rajalakshmi G. Microbial lipases: an overview of screening, production and purification // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2019. Vol. 22. P. 101368. DOI: 10.1016/j.bcab.2019.101368.

5. Sharma K.M., Kumar R., Panwar S., Kumar A.. Microbial alkaline proteases: optimization of production parameters and their properties // Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2017. Vol. 15, no. 1. P. 115–126. DOI: 10.1016/j.jgeb.2017.02.001.

6. Hasan M.J., Haque P., Rahman M.M. Protease enzyme based cleaner leather processing: a review // Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 365. P. 132826. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.132826.

7. Cao S., Song J., Li H., Wang K., Li Y., Li Y., et al. Improving characteristics of biochar produced from collagencontaining solid wastes based on protease application in leather production // Waste Management. 2020. Vol. 105. P. 531–539. DOI: 10.1016/j.wasman.2020.02.043.

8. Chen Y., Liao X., Zhang C., Kong X., Hua Y. Hydrolyzing behaviors of endogenous proteases on proteins in sesame milk and application for producing low-phytate sesame protein hydrolysate // Food Chemistry. 2022. Vol. 385. P. 132617. DOI: 10.1016/j.foodchem.2022.132617.

9. Rosenberg L., Lapid O., Bogdanov-Berezovsky A., Glesinger R., Krieger Y., Silberstein E., et al. Safety and efficacy of a proteolytic enzyme for enzymatic burn debridement: a preliminary report // Burns. 2004. Vol. 30, no. 8. P. 843–850. DOI: 10.1016/j.burns.2004.04.010.

10. Cogo F., Williams R., Burden R.E., Scott C.J. Application of nanotechnology to target and exploit tumour associated proteases // Biochimie. 2019. Vol. 166. P. 112–131. DOI: 10.1016/j.biochi.2019.04.021.

11. Gräwe A., Ranglack J., Weber W., Stein V. Engineering artificial signalling functions with proteases // Current Opinion in Biotechnology. 2020. Vol. 63. P. 1–7. DOI: 10.1016/j.copbio.2019.09.017.

12. Barzkar N. Marine microbial alkaline protease: an efficient and essential tool for various industrial applications // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. Vol. 161. P. 1216–1229. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.06.072.

13. Chandra P., Enespa, Singh R., Arora P.K. Microbial lipases and their industrial applications: a comprehensive review // Microbial Cell Factories. 2020. Vol. 19. P. 169. DOI: 10.1186/s12934-020-01428-8.

14. Ray A. Application of lipase in industry // Asian Journal of Pharmacy and Technology. 2012. Vol. 2, no. 2. P. 33–37.

15. Salgado C.A., dos Santos C.I.A., Vanetti M.C.D. Microbial lipases: propitious biocatalysts for the food industry // Food Bioscience. 2022. Vol. 45. P. 101509. DOI: 10.1016/j.fbio.2021.101509.

16. Samer M. Biological and chemical wastewater treatment processes // Wastewater treatment engineering / ed. M. Samer. InTech, 2015. P. 1–50. DOI: 10.5772/61250.

17. Agobo K.U., Arazu V.A., Uzo K., Igwe C.N. Microbial lipases: a prospect for biotechnological industrial catalysis for green products: a review // Fermentation Technology. 2017. Vol. 6, no. 2. P. 144. DOI: 10.4172/2167-7972.1000144.

18. Porwal H.J., Mane A.V., Velhal S.G. Biodegradation of dairy effluent by using microbial isolates obtained from activated sludge // Water Resources and Industry. 2015. Vol. 9. P. 1–15. DOI: 10.1016/j.wri.2014.11.002.

19. Rabbani G., Ahmad E., Ahmad A., Khan R.H. Structural features, temperature adaptation and industrial applications of microbial lipases from psychrophilic, mesophilic and thermophilic origins // International Journal of Biological Macromolecules. 2023. Vol. 225. P. 822–839. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.11.146.

20. Борисенко Е.Г., Мадзу О.Б., Пироговская Е.К., Маслова Т.А., Азанова А.А. Производство дрожжевых продуктов широкого профиля // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2019. N 1. С. 3–9. DOI: 10.17586/2310-11642019-12-1-3-9. EDN: HETJHR.

21. Mohedano M.T., Konzock O., Chen Y. Strategies to increase tolerance and robustness of industrial microorganisms // Synthetic and Systems Biotechnology. 2022. Vol. 7, no. 1. P. 533–540. DOI: 10.1016/j.synbio.2021.12.009.

22. Lario L.D., Pillaca-Pullo O.S., Sette L.D., Converti A., Casati P., Spampinato C., et al. Optimization of protease production and sequence analysis of the purified enzyme from the cold adapted yeast Rhodotorula mucilaginosa CBMAI 1528 // Biotechnology Reports. 2020. Vol. 28. P. e00546. DOI: 10.1016/j.btre.2020.e00546.

23. Chen Y., Wang L., Dai F., Tao M., Li X., Tan Z. Bio-stimulants application for bacterial metabolic activity promotion and sodium dodecysulfate degradation under copper stress // Chemosphere. 2019. Vol. 226. P. 736–743. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2019.03.180.

24. Поморцев А.В., Дорофеев Н.В., Адамович С.Н., Оборина Е.Н. Влияние протатранов на физиологические параметры яровой пшеницы при хлоридном засолении // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. N 3. С. 485–490. DOI: 10.21285/22272925-2022-12-3-485-490. EDN: LTLFUE.

25. Pavlova O.N., Adamovich S.N., Novikova A.S., Gor-shkov A.G., Izosimova O.N., Ushakov I.A., et al. Protatranes, effective growth biostimulants of hydrocarbon-oxidizing bacteria from Lake Baikal, Russia // Biotechnology Reports. 2019. Vol. 24. P. e00371. DOI: 10.1016/j.btre.2019.e00371.

26. Привалова Е.А., Тигунцева Н.П., Адамович С.Н., Мирсков Р.Г., Мирскова А.Н. Трис-(2-гидроксиэтил)аммониевые ионные жидкости – новые биостимуляторы роста спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. N 11. С. 136–141. EDN: VAUERR.

27. Пат. № 2061751, Российская Федерация, МПК C12N 1/16, C12R 1/72. Штамм дрожжей Candida еthanolica – продуцент биомассы / Р.Н. Бравичева, А.Д. Сатрутдинов, В.М. Благодатская, Н.Б. Градова, В.К. Ерошин, Н.А. Салихова [и др.]. Заявл. 13.04.1992; опубл. 10.06.1996.

28. Карпенко Д.В., Житков В.В., Карязин С.А. Влияние нанопрепаратов на активность протеаз // Пиво и напитки. 2016. N 4. С. 46–49. EDN: WMZEZV.

29. Стурова Ю.Г., Гришкова А.В. Исследование активности прегастральных липаз // Ползуновский вестник. 2019. N 4. С. 29–33. DOI: 10.25712/ASTU.20728921.2019.04.007. EDN: ZVMNLT.

30. Кирюхина А.С. Характеристика продуктивности дрожжей Candida ethanolica штамма BKM Y-2300 T // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». 2022. Т. 39. С. 3–14. DOI: 10.26516/2073-3372.2022.39.3. EDN: KIIOKC.

31. Гамаюрова В.С., Зиновьева М.Е., Чан Т.Т.Х., Васильева А.В. Влияние состава питательной среды на липолитическую активность дрожжей Yarrowia lipolytica // Бутлеровские сообщения. 2013. Т. 35. N 9. С. 71–77. EDN: RBZKXX.

32. Шнайдер К.Л., Зиновьева М.Е., Гамаюрова В.С. Влияние компонентов питательной среды на биосинтез липазы дрожжами Yarrowia (Candida) lipolytica Y-3153 (ATCC 34088) // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2021. N 3. С. 5–21. DOI: 10.15593/2224-9400/2021.3.01. EDN: DTLUSI.

33. Пат. № 2208633, Российская Федерация, МПК C12N 1/20, C12N 9/56, C12R 1/125. Штамм Bacillus subtilis P-1 – продуцент протеазы / Т.Н. Кузнецова, Р.С. Нафиков, М.М. Алсынбаев, В.Ф. Кулагин. Заявл. 14.11.2001: опубл. 20.07.2003.

34. Пат. № 2272838, Российская Федерация, МПК C12N 1/20, C12N 9/14, C12R 1/07. Штамм бактерии Bacillus macerans BS-04 – продуцент пектиназ, протеазы, ксиланазы и амилазы / Г.Б. Бравова, Э.А. Шишкова, Т.Е. Смирнова, В.В. Бурмистрова, Е.А. Нестеренко, О.А. Полетаева. Заявл. 21.06.2004: опубл. 27.03.2006.

35. Серба Е.М., Римарева Л.В., Погоржельская Н.С., Давыдкина В.Е., Поляков В.А. Биомасса мицелиальных грибов – субстрат для создания биологически активных добавок // Известия Уфимского научного центра РАН. 2016. N 3-1. С. 163–165. EDN: WJUOUT.

36. Пат. № 2303066, Российская Федерация, МПК C12N 9/56, C12N 1/20, C12R 1/66. Штамм бактерий Bacillus licheniformis – продуцент щелочной протеазы / Н.В. Цурикова, Л.И. Нефедова, О.Н. Окунев, А.П. Синицын, В.М. Черноглазов, Т.А. Воейкова [и др.]. Заявл. 14.11.2005: опубл. 20.07.2007.

37. Мирскова А.Н., Адамович С.Н., Мирсков Р.Г., Воронков М.Г. Фармакологически активные соли и ионные жидкости на основе 2-гидроксиэтиламинов, арилхалькогенилуксусных кислот и эссенциальных металлов // Известия Академии наук. Серия химическая. 2014.

38. Seter M., Thomson M.J., Stoimenovski J., MacFarlane D.R., Forsyth M. Dual active ionic liquids and organic salts for inhibition of microbially influenced corrosion // Chemical Communications. 2012. Vol. 48. P. 5983–5985. DOI: 10.1039/c2cc32375c.