Влияние синего света при культивировании мицелия Inonotus rheades на биологические свойства водных экстрактов

Цель работы – определить, зависят ли антиоксидантные, цитотоксические и вирулицидные свойства водных экстрактов из мицелия Inonotus rheades от условий освещения при его культивировании. Было изучено влияние освещения синим светом на мицелий I. rheades, который культивировали на древесине березы при температуре 25±1 ºС в темноте или при постоянном освещении синими светодиодами мощностью 12,8 Вт/м². В ходе работы были получены две фракции водорастворимых полисахаридов: ВР-5 – выделенные из мицелия, выращенного при освещении синим светом; ВР-6 – выделенные из мицелия, выращенного в темноте. Экстракт из мицелия, выросшего в условиях освещения синим светом, проявлял большую антиоксидантную активность, чем экстракт из мицелия, выращенного в темноте. Исследование действия экстрактов на тестовую культуру опухолевых клеток показало, что экстракты вызывают небольшую гибель клеток на 6-е сутки совместной инкубации. Цитостатическое действие экстрактов также проявлялось спустя 6 суток. Плотность культуры при максимальных концентрациях уменьшалась до 60% от контроля для экстракта ВР-6 и до 20% – для экстракта ВР-5. Результаты измерения противовирусной активности экстрактов показали, что экстракты ВР-5 и ВР-6 полностью уничтожают вирус клещевого энцефалита. Экспериментально показано, что после нормализации значений рН экстрактов в обоих экстрактах присутствуют компоненты, проявляющие существенное противовирусное действие. Индекс ингибирования для экстракта BP-5 составил 3, а для BP-6 – 2 lg БОЕ/мл. Это позволяет предположить, что концентрация вирулицидных компонентов в экстракте из мицелия, выращенного в условиях освещения синим светом, приблизительно в 10 раз выше, чем в экстракте из мицелия, выращенного в темноте. Таким образом, в экстрактах из мицелия I. rheades, выращенного на дисках березы, содержатся вещества, имеющие антиоксидантные, цитостатические вирулицидные свойства. Их накопление стимулируется синим светом.

1. Tisch D., Schmoll M. Light regulation of metabolic pathways in fungi // Applied Microbiology and Biotechnology. 2010. Vol. 85. P. 1259–1277. https://doi.org/10.1007/s00253-009-2320-1

2. Purschwitz J., Müller S., Kastner C., Fischer R. Seeing the rainbow: light sensing in fungi // Current Opinion in Microbiology. 2006. Vol. 9. Issue 6. P. 566–571. https://doi.org/10.1016/j.mib.2006.10.011

3. Herrera-Estrella A., Horwitz B.A. Looking through the eyes of fungi: molecular genetics of photoreception // Molecular Microbiology. 2007. Vol. 64. Issue 1. P. 5–15. https://doi.org/10.1111/j.13652958.2007.05632.x

4. Поединок Н.Л., Ефременкова О.В., Михайлова О.Б., Негрийко А.М. Биосинтетическая активность некоторых высших лекарственных грибов после световых воздействий // Успехи медицинской микологии. 2007. Т. 9. С. 176–178.

5. Manachere G. Research on the fruiting rhythm of a basidiomycete mushroom Coprinus congregatus Bull. Ex Fr. // Journal of interdisciplinary cycle research. 1971. Vol. 2. Issue 2. P. 199–209.

6. Namba K., Inatomi S., Mori K., Shimosaka M., Okazaki M. Effects of LED lights on fruiting-body production in Hypsizigus marmoreus // Mushroom Science and Biotechnology. 2002. Vol. 10. P. 141–146. https://doi.org/10.24465/apmsb.10.3_141

7. Hu S.-H., Wu C.-Y., Chen Y.-K., Wang J.-C., Chang S.-J. Effect of light and atmosphere on the cultivation of the golden oyster culinary-medicinal mushroom, Pleurotus citrinopileatus (higher Basidiomycetes) // International Journal of Medicinal Mushrooms. 2013. Vol. 15. P. 101–111. https://doi.org/10.1615/IntJMedMushr.v15.i1.110

8. Nakano Y., Fujii H., Kojima M. Identification of blue-light photoresponse genes in Oyster Mushroom mycelia // Biochemistry & Molecular Biology Communications. 2010. Vol. 74. Issue 10. P. 2160–2165. https://doi.org/10.1271/bbb.100565

9. Hao J. Chen X., Lan J. Effect of light quality on growth and polysaccharides content of Ganoderma lucidum // China Journal of Chinese Materia Medica. 2010. Vol. 35. Issue 17. P. 2242–2245.

10. Mei X.-L., Zhao Z., Chen X.-D., Lan J. Light quality regulation of growth and endogenous IAA metabolism of Ganoderma lucidum mycelium // Chinese Journal of Natural Medicines. 2013. Vol. 38. Issue 12. P. 1887–1892. https://doi.org/10.4268/cjcmm20131209

11. Zhang L.Q. Effect of UV on the growth of Inonotus obliquus and the content of polysaccharide // Renshen Yanjiu. 2008. Vol. 9. P. 16–19.

12. Poyedinok N.L., Mykhailova O.B., Shcherba V.V., Buchalo A.S., Negryko A.M. Light regulation of growth and biosynthetic activity of Ling Zhi or Reishi medicinal mushroom, Ganoderma lucidum (W. Curt.: Fr.) P. Karst. (Aphyllophoromycetideae), in pure culture // International Journal of Medicinal Mushrooms. 2008. Vol. 10. Issue 4. P. 369–378. https://doi.org/10.1615/IntJMedMushr.v10.i4.100

13. Zheng W., Zhang M., Zhao Y., Miao K., Jiang H. NMR-based metabonomic analysis on effect of light on production of antioxidant phenolic compounds in submerged cultures of Inonotus obliquus // Bioresource Technology. 2009. Vol. 100. Issue 19. P. 4481–4487. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.04.027

14. Горностай Т.Г., Полякова М.С., Боровский Г.Б., Оленников Д.Н. Липиды Inonotus rheades (Hymenochaetaceae): влияние субстрата и светового режима на жирнокислотный профиль мицелия // Химия растительного сырья. 2018. N 1. С. 105–111. https://doi.org/10.14258/jcprm.2018012713

15. Gornostai T.G., Borovskii G.G., Kashchenko N.I., Olennikov D.N. Phenolic Compounds of Inonotus rheades (Agaricomycetes) Mycelium: RP-UPLCDAD-ESI/MS Profile and Effect of Light Wavelength on the Styrylpyrone Content // International Journal of Medicinal Mushrooms. 2018. Vol. 20. Issue 7. P. 637–645 https://doi.org/10.1615/IntJMedMushrooms.2018026595

16. Babitskaya V.G., Shcherba V.V., Puchkova T.A., Smirnov D.A., Bis'ko N.A., Poyedinok N.L. Effect of conditions of submerged culturing of a medicinal fungus Ganoderma lucidum (reishi) on polysaccharide production // Biotechnology in Russia. 2007. Issue 6. P. 42–52.

17. Preito P., Pineda M., Aguilar M. Spectrophotometric quantitation of antioxidant capacity through the formation of a phosphomolybdenum complex: specific application to the determination of vitamin E // Analytical Biochemistry. 1999. Vol. 269. Issue 2. P. 337–341. https://doi.org/10.1006/abio.1999.4019

18. Ding H.-Y., Chou T.-H., Liang C.-H. Antioxidant and antimelanogenic properties of rosmarinic acid methyl ester from Origanum vulgare // Food Chemistry. 2010. Vol. 123. Issue 2. P. 254–262. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.04.025

19. Giard D.J., Aaronson S.A., Todaro G.J., Arnstein P., Kersey J.H., Dosik H., et al. In vitro cultivation of human tumors: establishment of cell lines derived from a series of solid tumors // Journal of the National Cancer Institute. 1973. Vol. 51. P. 1417– 1423. https://doi.org/10.1093/jnci/51.5.1417

20. Хаснатинов М.А., Данчинова Г.А., Злобин В.И., Ляпунов А.В., Арбатская Е.В., Чапоргина Е.А. [и др.]. Вирус клещевого энцефалита в Монголии // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2012. Т. 111. N 4. C. 9–12.

21. Gould E.A., Clegg J.C.S. Growth, titration and purification of togaviruses. In: Mahy B.W.J. (ed.), Virology: A Practical Approach. Oxford: IRL Press Ltd., 1985. P. 43–78.

22. Kim G.-Y., Lee J.-Y., Lee J.-O., Ryu C.-H., Choi B.T., Jeong Y.-K., et al. Partial Characterization and Immunostimulatory Effect of a Novel Polysaccharide–Protein Complex Extracted from Phellinus linteus // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 2006. Vol. 70. Issue 5. P. 1218–1226. https://doi.org/10.1271/bbb.70.1218

23. Fan L., Ding S., Ai L., Deng K. Antitumor and immunomodulatory activity of water-soluble polysaccharide from Inonotus obliquus // Carbohydrate Polymers. 2012. Vol. 90. Issue 2. P. 870–874. https:// doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.06.013

24. Горностай Т.Г., Хаснатинов М.А., Соловаров И.С., Данчинова Г.А., Боровский Г.Б. Противовирусные свойства водных экстрактов мицелия Inonotus rheades в отношении вируса клещевого энцефалита in vitro // Актуальные проблемы науки Прибайкалья: сб. ст. / отв. ред. И.В. Бычков, А.Л. Казаков. Вып. 3. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2020. С. 21–25.

25. Corrochano L.M. Light in the Fungal World: From Photoreception to Gene Transcription and Beyond // Annual Review of Genetics. 2019. Vol. 53. P. 149–170. https://doi.org/10.1146/annurev-genet120417-031415

26. Vance C.P., Tregunna E.B., Nambudiri A.M., Towers G.H. Styrylpyrone biosynthesis in Polyporus hispidus: I. Action spectrum and photoregulation of pigment and enzyme formation // Biochimica et Biophysica Acta. 1974. Vol. 343. Issue 1. P. 138–147. https://doi.org/10.1016/0304-4165(74)90245-1

27. Oh T.-J., Hyun S.-H., Lee S.-G., Chun Y.-J., Sung G.-H., Choi H.-K. NMR and GC-MS based metabolic profiling and free-radical scavenging activities of Cordyceps pruinosa mycelia cultivated under different media and light conditions // PLoS One. 2014. Vol. 9. Issue 6. P. e90823. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0090823

28. Buffoni Hall R.S., Bornman J.F., Bjоrn L.O. UV-induced changes in pigment content and light penetration in the fruticose lichen Cladonia arbuscula ssp. mitis // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2002. Vol. 66. Issue 1. P. 13–20. https://doi.org/10.1016/s1011-1344(01)00270-6

29. Avalos J., Schrott E.L. Photoinduction of carotenoid biosynthesis in Gibberella fujikuroi // FEMS Microbiology Letters. 1990. Vol. 66. Issue 1-3. P. 295–298. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1990.tb04014.x

30. Kim H., Son H., Lee Y.W. Effects of light on secondary metabolism and fungal development of Fusarium graminearum // Journal of Applied Microbiology. 2013. Vol. 116. Issue 2. P. 380–389. https://doi.org/10.1111/jam.12381

31. Zalokar M. Biosynthesis of carotenoids in Neurospora аction spectrum of photoactivation // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1955. Vol. 56. Issue 2. P. 318–25. https://doi.org/10.1016/00039861(55)90252-6

32. Poyedinok N.L. Light regulation of growth and melanin formation in Inonotus obliquus (Pers.) Pilat // Biotechnologia Acta. 2013. Vol. 6. Issue 2. P. 115–20. https://doi.org/10.15407/biotech6.02.115

33. Kojima M., Kimura N., Miura R. Regulation of primary metabolic pathways in Oyster Mushroom mycelia induced by blue light stimulation: accumulation of shikimic acid // Scientific Reports. 2015. Vol. 5. P. 8630. https://doi.org/10.1038/srep08630

34. Linnakoski R., Reshamwala D., Veteli P., Cortina-Escribano M., Vanhanen H., Marjomäki V. Antiviral agents from fungi: diversity, mechanisms and potential applications // Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. P. 2325. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02325