Образование биологически активных соединений сибирскими штаммами c Ordyceps militaris

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Штаммы грибов, выделенные в Красноярском крае из погибших гусениц сибирского шелкопряда Dendrolimus sibiricus Tschetverikov, обнаруженных в подстилке и кроне Abies sibirica Ledeb., на основании морфологических и генетических методов были отнесены к виду Cordyceps militaris. Штаммы являются высокоактивными продуцентами биологически активных соединений, таких как полисахариды (ПС), аденозин и кордизинин В. Кордизинин В был впервые обнаружен у вида С . militaris. Установлено, что на продукцию ПС большее влияние оказал способ выращивания грибов, чем углеродный субстрат. Наибольшая продукция ПС (6.0‒6.7 г/л) и нуклеозидов (390 мг/л) у С. militaris 11-5 наблюдалось при глубинном культивировании на сахарозе при использовании абиопептида. При изучении биосинтеза ПС в процессе роста гриба установлено, что синтезированные ПС потребляются культурой при снижении концентрации углеродного субстрата в среде и, по-видимому, служат запасными источниками углерода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. В. Антипова

ФИЦ ПНЦ БИ РАН; Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Автор, ответственный за переписку.
Email: tatantip@rambler.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН

Россия, Пущино, 142290; Санкт-Петербург, 196608

В. П. Желифонова

ФИЦ ПНЦ БИ РАН

Email: tatantip@rambler.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН

Россия, Пущино, 142290

Б. П. Баскунов

ФИЦ ПНЦ БИ РАН

Email: tatantip@rambler.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН

Россия, Пущино, 142290

Ю. А. Литовка

Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН; Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнева

Email: tatantip@rambler.ru
Россия, Красноярск, 660036; Красноярск, 660037

М. М. Патрушева

Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН; Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнева

Email: tatantip@rambler.ru
Россия, Красноярск, 660036; Красноярск, 660037

В. Б. Кешелава

Институт биологического приборостроения РАН, ФИЦ ПНЦ БИ РАН

Email: tatantip@rambler.ru
Россия, Пущино, 142290

Е. С. Михайлов

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; ФГБОУ ВО “Российский биотехнологический университет”

Email: tatantip@rambler.ru

Филиал Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Пущинский филиал ФГБОУ ВО “Российский биотехнологический университет”

Россия, Пущино, 142290; Пущино, 142290

И. Н. Чистяков

ООО “Пущинские биотехнологии”

Email: tatantip@rambler.ru
Россия, Пущино, 142290

И. Н. Павлов

Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН; Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнева

Email: tatantip@rambler.ru
Россия, Красноярск, 660036; Красноярск, 660037

Список литературы

  1. Евлахова А. А. Энтомопатогенные грибы. Л.: Наука, 1974. 260 с.
  2. Огарков Б. Н., Огарков О. Б., Огаркова Г. Р., Самусенок Л. В. Грибы рода Cordyceps (Fr.) Link em. Kabayasi et Mains из экосистем Южного Байкала как продуценты высоких концентраций иммуномодулятора кордицепина // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. 2012. Т. 5. № 2. С. 75–80.
  3. Перт С. Д. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М.: Мир, 1978. 331 c.
  4. Ashraf S. A., Elkhalifa A. E.O., Siddiqui A. J., Patel M., Awadelkareem A. M., Snoussi, M., Ashraf M. S., Adnan M., Hadi S. Cordycepin for health and wellbeing: a potent bioactive metabolite of an entomopathogenic medicinal fungus Cordyceps with its nutraceutical and therapeutic potential // Molecules. 2020. V. 25. Art. 2735.
  5. Chen X., Wu J. Y., Gui X. T. Production and characterization of exopolysaccharides in mycelial culture of Cordyceps sinensis fungus Cs-HK1 with different carbon sources // Chin. J. Chem. Eng. 2016. V. 24. P. 158–162.
  6. Chen X., Zhang Y., Ma W., Zhu Y., Wu X., Wang Zh . Effects of Cordyceps militaris polysaccharide on egg production, egg quality and caecal microbiota of layer hens // J. World Poult. Res. 2020. V. 10. P. 41‒51.
  7. Cui J. D. Biotechnological production and applications of Cordyceps militaris , a valued traditional Chinese medicine // Crit. Rev. Biotechnol. 2015. V. 35. P. 475‒484.
  8. Das G., Shin H. S., Leyva-Gómez G., Prado-Audelo M.L.D., Cortes H., Singh Y. D., Panda M. K., Mishra A. P., Nigam M., Saklani S., Chaturi P. K., Martorell M., Cruz-Martins N., Sharma V., Garg N., Sharma R., Patra J. K. Cordyceps spp.: a review on its immune-stimulatory and other biological potentials // Front. Pharmacol. 2021. V. 8. Art. 602364.
  9. Gessi S., Merighi S., Borea P. A. Targeting adenosine receptors to prevent inflammatory skin diseases // Experim. Dermatol. 2014. V. 23. P. 553–554.
  10. Jędrejko K. J., Lazur J., Muszyńska B . Cordyceps militaris : an overview of its chemical constituents in relation to biological activity // Foods. 2021. V. 10. Art. 2634.
  11. Jędrejko K., Kała K., Sułkowska-Ziaja K., Krakowska A., Zięba P., Marzec K., Szewczyk A., Sękara A., Pytko-Polończyk J., Muszyńska B. Cordyceps militaris ‒ fruiting bodies, mycelium, and supplements: valuable component of daily diet // Antioxidants (Basel). 2022. V. 11. Art. 1861.
  12. Jiapeng T., Yiting L., Li Z. Optimization of fermentation conditions and purification of cordycepin from Cordyceps militaris // Prep. Biochem. Biotechnol. 2014. V. 44. P. 90‒106.
  13. Kang C., Wen T. C., Kang J. C., Meng Z. B., Li G. R., Hyde K. D. Optimization of large-scale culture conditions for the production of cordycepin with Cordyceps militaris by liquid static culture // Sci. World J. 2014. V. 2014. Art. 510627.
  14. Kim S. W., Hwang H. J., Xu C. P., Na Y. S., Song S. K., Yun J. W. Influence of nutritional conditions on the mycelial growth and exopolysaccharide production in Paecilomyces sinclairii / / Lett. Appl. Microbiol. 2002. V. 34. P. 389‒393.
  15. Kitakaze M., Hori M. Adenosine therapy: a new approach to chronic heart failure // Expert Opin. Investig. Drugs. 2000. V. 9. P. 2519–2535.
  16. Kontogiannatos D., Koutrotsios G., Xekalaki S., Zervakis G. I. Biomass and сordycepin production by the medicinal mushroom Cordyceps militaris – a review of various aspects and recent trends towards the exploitation of a valuable fungus // J. Fungi (Basel). 2021. V. 7. Art. 986.
  17. Kryukov V.Yu., Tomilova O. G., Yaroslavtseva O. N., Wen T. C., Kryukova N. A., Polenogova O. V., Tokarev Y. S., Glupov V. V. Temperature adaptations of Cordyceps militaris , impact of host thermal biology and immunity on mycosis development // Fungal Ecol. 2018. V. 35. P. 98–107.
  18. Liu Y., Wang J., Wang W., Zhang H., Zhang X., Han C. The chemical constituents and pharmacological actions of Cordyceps sinensis // Evid. Based Complement. Alternat. Med. 2015. V. 2015. Art. 575063.
  19. Mao X. B., Eksriwong T., Chauvatcharin S., Zhong J. J. Optimization of carbon source and carbon/nitrogen ratio for cordycepin production by submerged cultivation of medicinal mushroom Cordyceps militaris // Process Biochem. 2005. V. 40. P. 1667–1672.
  20. Miao M., Yu W. Q., Li Y., Sun Y. L.., Guo S. D. Structural elucidation and activities of Cordyceps militaris ‒ derived polysaccharides: a review // Front. Nutrit. 2022. V. 9. Art. 898674.
  21. Nakav S., Chaimovitz C., Sufaro Y., Lewis E. C., Shaked G., Czeiger D., Zlotnik M., Douvdevani A. Anti-inflammatory preconditioning by agonists of adenosine A1 receptor // PLoS One. 2008. V. 3. Art. e2107.
  22. Nirenberg H. I. Recent advances in the taxonomy of Fusarium // Stud. Mycol. 1990. V. 32. P. 91‒101.
  23. Ohizumi Y., Kawada M, Kamada M., Nakajima A., Kajima K., Uozumi N., Hara Y., Guo Y., Ishibashi M. Isolation of adenosine and cordysinin B from Anredera cordifolia that stimulates CRE-mediated transcription in PC12 cells // Planta Med. Int. Open. 2021. V. 8. P. e19–e24.
  24. Olatunji O. J., Tang J., Tola A., Auberon F., Oluwaniyi O, Ouyang Z. The genus Cordyceps : an extensive review of its traditional uses, phytochemistry and pharmacology // Fitoterapia. 2018. V. 129. P. 293‒316.
  25. Qu S. L., Li S. S., Li D., Zhao P. J. Metabolites and their bioactivities from the genus Cordyceps // Microorganisms. 2022. V. 10. Art. 1489.
  26. Radchenkova N., Tomova A., Kambourova M. . Biosynthesis of an exopolysaccharide produced by Brevibacillus thermoruber 438 // Biotechnol. Biotechnol. Equip. 2011. V. 25. P. 77–79.
  27. Roe J. H. The determination of sugar in blood and spinal fluid with anthrone reagent // J. Biolog. Chem. 1955. V. 212. P. 335‒343.
  28. Shih I. L., Tsai K-L., Hsieh Ch., Effects of culture conditions on the mycelial growth and bioactive metabolite production in submerged culture of Cordyceps militaris // Biochem. Engineer. J. 2007. V. 33. P. 193‒201.
  29. Thuy D. T.P., Anh T. T.N., Thuy N. T.T., Intaparn P., Tapingkae T., Mai N. T. Simple and efficient method for the detection and quantification of cordycepin content in Cordyceps / / Chiang Mai J. Sci. 2021. V. 48. P. 420‒428.
  30. Wang C. C., Wu J. Y. , Chang C. Y., Yu S. T., Liu Y. C. Enhanced exopolysaccharide production by Cordyceps militaris using repeated batch cultivation // J. Biosci. Bioeng. 2019. V. 127. P. 499–505.
  31. Wu J. Y., Leung P. H., Wang W. Q., Xu C. P. Mycelial fermentation characteristics an d anti-fatigue activities of a Chinese caterpillar fungus, Ophiocordyceps sinensis strain Cs-HK1 (Ascomycetes) // Int. J. Med. Mushrooms. 2014. V. 16. P. 105–114.
  32. Yang D., Yaguchi T., Yamamoto H., Nishizaki T . Intracellularly transported adenosine induces apoptosis in HuH-7 human hepatoma cells by downregulating c-FLIP expression causing caspase-3/-8 activation // Biochem. Pharmacol. 2007. V. 73. P. 1665–1675.
  33. Yang Sh., Yang X., Zhang H . Extracellular polysaccharide biosynthesis in Cordyceps // Crit. Rev. Microbiol. 2020. V. 46. P. 359‒380.
  34. Yang M. L., Kuo P. C., Hwang T. L., Wu T. S. Anti-inflammatory principles from Cordyceps sinensis // J. Nat. Prod. 2011. V. 74. P. 1996–2000.
  35. Zhang J., Wen Ch., Duan Y., Zhang H., Ma H . Advance in Cordyceps militaris (Linn) Link polysaccharides: isolation, structure, and bioactivities: a review // Int.J. Biol. Macromol. 2019. V. 132. P. 906‒914.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Морфология колоний C. militaris 11-3: а ‒ мицелий гриба на гусенице Dendrolimus sibiricus; б ‒ колонии на МЭА; в ‒ колонии на КСА (7 сут); г ‒ колонии (слева) и реверс колонии (справа) при старении культуры на КСА (14 сут).

Скачать (67KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Бесполое размножение штамма C. militaris 11-3 на среде SNA (7 сут).

Скачать (32KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Филогенетиче ское дерево на основе метода максимального правдоподобия (ML) для штамма 11-3 (Siberia) и последовательностей C. militaris из NCBI GenBank: а ‒ с использованием праймеров ITS (бутстреп-значения более 40% указаны рядом с кластерами); б ‒ с использованием праймеров TEF-1α (бутстреп-значения более 50% указаны рядом с кластерами). В качестве внешней группы использовали Metarhizium rileyi.

Скачать (91KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Хроматограмма экстрактов под УФ-светом (λ = 254 нм) из биомассы штаммов C. militaris : 1 ‒ 11-3; 2 ‒ 11-4; 3 ‒ 11-5; 4 ‒ стандарт кордицепина.

Скачать (7KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Динамика роста, синтеза ПС и потребления углеводов C. militaris 11-5: 1 ‒ биомасса, г/л; 2 – углеводы, г/л; 3 – ПС, г/л.

Скачать (27KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024