CC BY
83
(BMEI'09), IEEE, 2009, pp. 1-4.
30. Zabara A., Mezzenga R. Controlling molecular transport and sustained drug release in li-pid-based liquid crystalline mesophases (Review). Journal of Controlled Release, 2014, vol. 188, pp. 31-43.
29. Wang X. (Xiaosan), Liang L., Yu Z., Rui L., Jin Q., Wang X. (Xingguo). Scalable synthesis of highly pure 2-monoolein by enzymatic ethanolysis. European Journal of Lipid Science and Technology, 2014, vol. 116, no. 5, pp. 627-634.
Поступила в редакцию 13 августа 2015 г. После переработки - 21 сентября 2015 г.
УДК 577.218
ВЛИЯНИЕ ПОЛИАМИНОВ НА БИОСИНТЕЗ АНТИБИОТИКА ЦЕФАЛОСПОРИНА С В ШТАММАХ ACREMONIUM CHRYSOGENUM
A.A. Жгун, С.Г. Калинин, М.И. Новак, А.Г. Домрачева,
Д.В. Петухов, В.В. Джавахия, М.А. Эльдаров, Ю.Э. Бартошевич
Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук,
119071, Россия, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 33, стр. 2., [email protected]
Изучено влияние экзогенных полиаминов на уровень продукции цефалоспорина С (цефС) и экспрессию генов в лабораторном и промышленном штаммах Ammonium chrysogenum ATCC 11550 и ВКМ F-4081D, отличающихся более чем в 100 раз по уровню цефалоспорина С. Добавление 5 мМ 1,3-ди-аминопропана (ДАП) и 5 мМ спермидина (СПД) приводит к стимулированию роста A. chrysogenum ATCC 11550 и ВКМ F-4081D на плотной питательной среде. Ферментация штамма ВКМ F-4081D с 5 мМ СПД приводит к повышению продукции цефалоспорина С на 10-15% после 144 ч культивирования. Показано, что 5 мМ СПД активирует экспрессию регуляторных генов биосинтеза цефало-спорина С (laeA и adoMetDC) и экспрессию ранних биосинтетических генов (pcbAB, pcbC, cefD2) на начальных этапах (24 ч) культивирования A. chrysogenum ВКМ F-4081D. Ил. 3. Библиогр. 18 назв.
Ключевые слова: Acremonium chrysogenum; цефалоспорин С; спермидин; 1,3-диаминопропан; LaeA; S-аденозин-L-метионин декарбоксилаза; полиамины.
THE INFLUENCE OF POLYAMINES ON CEPHALOSPORINE C BIOSYNTHESIS IN ACREMONIUM CHRYSOGENUM STRAINS
A.A. Zhgun, S.G. Kalinin, M.I. Novak, A.G. Domratcheva,
D.V. Petuhov, V.V. Dzhavakhiya, M.A. Eldarov, Iu.E. Bartoshevitch
Federal Research Centre "Fundamentals of Biotechnology" of the Russian Academy of Sciences, 33, Leninsky Ave., bld. 2, 119071, Moscow, Russia, [email protected]
We performed comparative analysis of the influence of exogenous polyamines on the dynamics of cephalosporin C (CPC) production and gene expression in industrial and laboratory stains of Acremonium chrysogenum ATCC 11550 and VCM F-4081D, differing more than hundred-fold in the rate of CPC biosynthesis. The colony growth was stimulated by 5mM 1,3-diaminopropane (1,3-DAP) and 5mM spermidine (SP) in both strains on solid medium. The fermentation of VCM F-4081D with 5mM SP increases the production of CPC
by 10-15% after 144h of cultivation. This increase correlates with expression activation of regulatory (laeA u adoMetDC) and "early" CPC biosynthesis genes (pcbAB, pcbC, cefD2) studied at early stages (24 h) of culti-vation of A. chrysogenum BKM F-4081D. 3 figures. 18 sources.
Keywords: Acremonium chrysogenum; cephalosporin C; spermidine; 1,3-diaminopropane; LaeA; S-adenosyl-L-Methionine decarboxylase; polyamines.
ВВЕДЕНИЕ
Алифатические полиамины (1,3-диамино-пропан, путресцин, спермидин, спермин) широко распространены в природе. Их концентрация в микроорганизмах может достигать 510 мкМ и составлять свыше 20% от небелкового клеточного азота. Спермидин, спермин и их предшественник путресцин присутствуют в значительных количествах в клетках животных и растений, в бактериях, а так же входят в состав вирусных частиц [7]. Несмотря на то, что эти соединения давно известны как компоненты биологических систем, до сих пор нет четкого представления об их роли в различных биологических процессах. Наиболее изученные функции полиаминов связаны со стимуляцией роста микроорганизмов, увеличением стабильности мембран, взаимодействием с нуклеиновыми кислотами и регуляцией уровня гетерохроматина в клетке. В связи с этим существует достаточно жесткий клеточный контроль гомеостаза эндогенных полиаминов [15], причем уменьшение концентрации внутриклеточных полиаминов может приводить к торможению роста или гибели клеток [4]. Известно, что продолжительность жизни ряда модельных объектов (микроорганизмы, нематоды, плодовые мухи, клетки млекопитающих) может быть повышена путем добавления экзогенных полиаминов [11].
В недавних исследованиях показано, что ДАП и СПД являются индукторами биосинтеза бета-лактамных антибиотиков в клетках нитчатых грибов РепюШ'ит chrysogenum и А. сhrysogenum [13]. Экзогенно-добавленные полиамины приводят к увеличению как экспрессии генов биосинтеза, так и выхода конечного вторичного метаболита в Р. ^^одепит [10,14]. Предполагается, что повышение продукции целевого антибиотика в Р. одепит при ферментации с полиаминами достигается путем репро-граммирования путей метаболизма, связанных не только с биосинтезом, но и с везикулярным транспортом пенициллина G [10].
Известно, что эффекты полиаминов могут опосредоваться действием S-аденозил-L-ме-тионин (SAMe)-зависимой метилазой гистонов LaeA [12], одним из универсальных транскрипционных регуляторов путей биосинтеза в нитчатых грибов [5,16]. Показано, что LaeA эпигенетически регулирует в грибах экспрессию ге-
нов дифференцировки и вторичного метаболизма через реорганизацию гетерохроматина [6]. В клетках Р. ^^одепит уровень экспрессии 1аеА возрастает под действием экзогенных полиаминов, а нокдаун по этому гену приводит к значительному снижению продукции пенициллина [14]. Концентрация SAMe является центральной точкой регуляции при поддержании гомеостаза полиаминов и уровня метилирования в клетке [9]. Эта регуляция обеспечивается, в том числе, работой фермента S-аде-нозин^-метионин декарбоксилазы (AdoMet DC), концентрация которого у микроорганизмов, в свою очередь, регулируется по механизму отрицательной обратной связи спермидином и спермином [17].
Таким образом, целью данной работы явилось изучение влияния полиаминов (ДАП и СПД) на биосинтез антибиотика цефалоспо-рина С в штаммах А. ^^одепит ATCC 11550 и ВКМ F-4081D.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использовали штаммы А. о-депит дикого типа (АТСС 11550) и полученный на его основе продуцент цефалоспорина С (ВКМ F-4081D) [2, 3]. Влияние полиаминов на метаболизм А. ^^одепит оценивали тремя основными методами:
1) сравнение микро- и макроморфологии штаммов в ходе культивирования на твердой и жидких питательных средах. Со скошенного агара отбирали аликвоту мицелия. Делали шесть последовательных разведений в пробирках. После этого разведенные образцы высевали по 100-200 мкл на чашки Петри с плотной питательной средой, содержащей 5 мМ полиамина. Засеянные чашки инкубировали при 28 оС. Для штамма А. ^^одепит АТСС 11550 инкубация длилась 5-12 дней; для штамма А. ^^одепит ВКМ F-4081D - 1225 дней. После этого производили подсчет колоний, описывали особенности микро- и макроморфологии;
2) определение уровня продукции цефа-лоспорина С в штамме ВКМ F-4081D. Профиль низкомолекулярных метаболитов анализировали после культивирования на ферментационной среде методом ВЭЖХ: СТАВ - ацетони-трил - ортофосфорная кислота - вода, хрома-тографическая колонка YMC-Pack ODS-A, дете-
кция при 254 нм;
3) оценка уровня экспрессии генов регуляции и биосинтеза цефалоспорина С в клетках ВКМ F-4081D после культивирования на ферментационной среде методом ПЦР-РВ. Из клеток A. chrysogenum ВКМ F-4081D на разных стадиях культивирования были получены препараты суммарной РНК. Для этого отбирали биомассу грибов в ходе культивирования, полученные препараты лиофилизовали, из них экстрагировали суммарную РНК и получали кДНК после реакций обратной транскрипции с рендомными праймерами. Полученные образцы кДНК служили матрицей для постановки ПЦР-реакций в режиме реального времени с праймерами для амплификации участков генов биосинтеза цефалоспорина С и регуляторных генов.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Влияние ДАП и СПД на рост и морфологию колоний штамма АТСС 11550. Чашечный тест показал, культивирование A. chrysogenum АТСС 11550 на плотной питательной среде (ППС) с 5 мМ полиаминами (как ДАП, так и СПД) оказывает стимулирующий эффект на скорость роста и пигментацию штамма АТСС 11550. Колонии гриба на средах с этим индуктором больше по размеру. При этом наблюдается более раннее образование характерной пигментной окраски по сравнению с ростом культуры в среде без индуктора. Наряду с этим добавление ДАП или СПД в концентрациях 0,25 мМ, 0,5 мМ и 1 мМ приводит к снижению числа колоний по сравнению с контролем.
Влияние ДАП и СПД на рост и морфологию колоний штамма ВКМ F-4081D. Посевной материал штамма ВКМ F-4081D представляет гетерогенную популяцию мицелия, находящегося на различных этапах жизненного цикла и обладающего различной степенью жизнеспособности (проростки молодого мицелия, фрагменты зрелого и отмирающего мицелия, отдельные микроколонии), также возможно присутствие конидий и артроспор. Соотношение этих морфологических форм определяется возрастом посевного материала и характеристикой питательного субстрата. После инкубации при 28 0С в течение 12 дней среди выросших колоний наблюдается характерный полиморфизм (рис. 1). Предполагается, потомки молодого мицелия, микроколоний, спор формируют полноценные колонии размером 1,5-2 мм; фрагменты зрелого и отмирающего мицелия формируют колонии размером 0,1 -0,5 мм. К 20-ти дням инкубации при 28 0С все проросшие колонии достигают харак-
терных размеров (5-7мм) и морфологической формы (выпуклые с неровным краем, вершина в виде кратера, консистенция - рыхлая).
Добавление стимулирующей концентрации ДАП и СПД (5 мМ) приводит к увеличению числа колоний, вырастающих после 12 дней инкубации. Кроме того, практически отсутствует морфологическая гетерогенность популяции (рис. 1). При добавлении ДАП все колонии имеют размер 1,52 мм с характерной для контрольных образцов морфологией. Отсутствует популяция мелких колоний, размером 0,1-0,5 мм. Добавление 5 мМ СПД приводит к значительному увеличению размера всех колоний (до 5-7 мм).
Одновременно с этим существенно меняются их морфологические характеристики (форма колоний округлая с неровным краем, колонии кратерообразные, имеют бугристую поверхность, по консистенции колонии сухие, рыхлые); к 20-ти дням роста колонии существенно увеличиваются в размере (до 1015 мм). Такой размер характерен только для штаммов A. chrysogenum дикого типа, и никогда ранее не наблюдался для его высокопродуктивного аналога. Выявленное стимулирующее действие полиаминов в концентрации 5 мМ может быть связано с повышением прорастания маложизнеспособных форм A. с^у-sogenum. В результате число выросших колоний увеличивается на 60-120%, исчезают «мелкие», отстающие в развитии колонии. Одно из возможных объяснений подобной активации связано со стимуляцией автофагии полиаминами, которая может приводить к «омолаживанию» маложизнеспособных посевных форм [11].
Ферментация штамма ВКМ F-4081D с 5 мМ СПД приводила к повышению продукции цефалоспорина С на 6-8% после 96 ч и на 1015% после 144 ч культивирования (рис. 2). При этом выход цефалоспорина С достигал 12000 мг/л.
Для оценки уровня экспрессии генов биосинтеза цефалоспорина С и регуляторных генов в клетках A. chrysogenum ВКМ F-4081D использовали метод ПЦР в режиме реального времени. Наиболее характерные отличия в повышении уровня экспрессии как регулятор-ных (laeA и adoMetDC), так и «ранних» биосинтетических генов (pcbAB, pcbC, cefD2) при добавлении 5 мМ СПД наблюдали после 24 ч культивирования (рис. 3). Причем, в этот момент ферментации уровень экспрессии генов cefD1, cefEF, cefG изменен незначительно по сравнению с контролем.
Как показано в P.chrysogenum, биосинтез пенициллина G реализуется ферментами, экс-пресссирующимся с «раннего» кластера генов.
ДАП и СПД приводили к активации pcbAB, pcbC и penDE. В ответ на добавление в ферментационную среду 5мМ полиаминов происходило повышение экспрессии всех «ранних» генов P. chrysogenum [14].
Для биосинтеза цефалоспорина С необходима также работа «поздних» генов (cefEF и cefG). В наших экспериментах увеличение выхода цефалоспорина С при культивировании с полиаминами сочеталось также с повышением уровня экспрессии «ранних» генов (см. рис. 3, Б, Д, Е), при этом продукция «поздних» генов сохранялась на уровне контроля (см. рис. 3, Ж, З). Экспрессия laeA увеличилась в 2 раза по сравнению с контрольным штаммом ВКМ F-4081D (культивирование без добавления 5 мМ СПД (см. рис. 3, А), что соответствует данным по экспрессии этого регулярного гена в клетках P. chrysogenum с полиаминами [14]. Обобщая данные по экспрессии, можно предположить, что добавление полиаминов в ферментацион-
ную среду воздействует на продукцию гена laeA;LaeA действует эпигенетически, стимулирует экспрессию «ранних» генов и не оказывает существенного воздействия на продукцию «поздних» генов. Такое стимулирующее воздействие на ранних этапах биосинтеза приводит к повышению выхода цефалоспорина С на 10-15% к окончанию культивирования.
Ранее нами было показано методом гибридизации по саузерну хромосом A. chryso-genum с зондами на кластеры «ранних» и «поздних» генов, что в штамме ВКМ F-4081D (при сравнении со штаммом «дикого» типа ATCC 11550) не наблюдается дупликаций этих кластеров, а также затрагивающих их межхромосомных перестроек [1]. Кластеры «ранних» и «поздних» генов биосинтеза цефалоспорина С представлены в штамме ВКМ F-4081D также как и в штамме ATCC 11550 одной копией и локализованы, соответственно, на VI и II хромосомах [1]. Данные об отсутствии увеличении
Рис. 1. Влияние полиаминов на рост A. chrysogenum ВКМ F-4081D после 12 дней культивирования при 28 оС на твердой питательной среде без добавок (I), с добавлением ДАП (II) и спермидина (III).
А - колонии ВКМ F-4081D на твердых питательных средах: 1 - без добавок; 2 - с добавлением 5мМ ДАП, с добавлением 5мМ СПД; Б - количество выросших колоний ВКМ F-4081D на среде: 1 - без добавок; 2 - 0,25мМ ДАП; 3 - 1 мМ ДАП; 4 - 5 мМ ДАП; 5 - 5 мМ СПД
Рис. 2. Влияние 5 мМ СПД на продукцию цефалоспорина С в клетках A. chrysogenum ВКМ F-4081D
А, Б - ВЭЖХ-анализ супернатантовкультуральной жидкости после ферментации в течение 144 ч на среде без добавок (А) и с 5 мМ СПД (Б): 1 - дезацетилцефалоспорин С; 2 - дезацетоксицефалоспорин С; 3 - цефалоспорин С; В - уровень продукции цефалоспорина С после культивирования на жидкой питательной среде без добавок (I) и в присутствии 5 мМ СПД (II): 1, 2 - продукция цефалоспорина С после 96 ч культивирования; 3, 4 - продукция цефалоспорина С после 144 ч культивирования
«дозы генов» биосинтеза в штамме сверхпродуценте цефалоспорина С ВКМ F-4081D были подтверждены в независимом сравнительном исследовании методом ПЦР-РВ с геномными ДНК ВКМ F-4081D и ATCC 11550 [8]. Возможное объяснение столь значительного увеличения уровня продукции цефалоспорина С в штамме ВКМ F-4081D предложено в работе [8], где показано значительное повышение уровня экспрессии генов биосинтеза бета-лактамов по сравнению с ATCC 11550. Причем, если повышение уровня экспрессии «ранних» генов происходили в десятки раз, продукция cefEF и cefG возрастала в сотни раз. Такое значительное увеличение экспрессии гена при сохранении его дозы (одной копии на геном) может быть связано с изменением системы регуляции, полученной в штамме-сверхпродуценте в ходе многостадийного химического мутагенеза [3]. В процессе химического мутагенеза и получения штамма-сверхпродуцента экспрессия «поздних» генов биосинтеза цефалоспорина С могла выйти из-под контроля регулятора LaeA, и частично (или пол-
ностью) сохраниться для регуляции «ранних» генов. Также возможно, гены cefEF и cefG в ВКМ F-4081D сверхэкспрессированы настолько, что частичное стимулирующее воздействие метила-зой LaeA не выявляется методом ПЦР-РВ. Показано, что добавление 5 мМ спермидина приводит также к увеличению экспрессии гена AdoMetDC. Концентрация AdoMetDC является ключевой точкой в регуляции гомеостаза полиаминов [18]. Известно, что декарбоксилированный SAMe является важнейшим метаболитом для синтеза спермидина и спермина в клетке [15]. Примерно 1% клеточного SAMe декарбоксили-руется AdoMetDC для биосинтеза полиаминов. Этот фермент характеризуется коротким периодом полу-жизни, опосредованный 26S системой протеосомной деградации и контролируется на уровне трансляции концентрацией полиаминов. Увеличение эндогенного уровня полиаминов при добавлении 5 мМ концентраций в культуральную среду может приводить к снижению концентрации фермента AdoMetDC, обеспечивающего их биосинтез [9]. Наблюдаемое в нашей работе
Рис. 3. Нормализованная экспрессия генов регуляции и биосинтеза цефалоспорина С в клетках A. chrysogenum ВКМ F-4081D после 24 ч культивирования на ферментационной среде без индукторов (I) и содержащей 5 мМ СПД (II):
А - нормализованная экспрессия гена laeA; Б - гена adoMetDC; В - гена pcbAB; Г - гена pcbC; Д - гена cefDI; Е - гена cefD2; Ж - гена cefEF; З - гена cefG
повышение экспрессии гена adoMetDC может быть связано с активацией транскрипции этого гена метилазой LaeA, которая способна воздействовать на экспрессию до 10% генов в грибах [16]. Повышение экспрессии adoMetDC может быть также связано с изменением в регуляции, сопутствующими получению штамма ВКМ F-4081D сверхпродуцента цефалоспорина С.
ВЫВОДЫ
Алифатические полиамины (ДАП и СПД)
способны оказывать стимулирующее воздействие на рост и прорастание штаммов A. chrysogenum различного происхождения на ППС. Ферментация штамма продуцента A. chrysogenum ВКМ F-408^ 5 мМ СПД приводит к повышению продукции цефалоспо-рина С на 10-15%. Этот эффект сопряжен с повышением уровня экспрессии регуляторных и «ранних» биосинтетических генов метаболизма антибиотика цефалоспорина С.
Работа поддержана грантом РФФИ 1508-03672
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Думина М.В., Жгун А.А., Домрачева А.Г., Новак М.И. Э.М.А. Хромосомный полиморфизм штаммов Acremonium chrysogenum - продуцентов цефалоспорина С // Генетика. 2012. № 8 (48). C. 918-925.
2. Жгун А.А. , Иванова М.А., Домрачева А.Г., Новак М.И., Эльдаров М.А., Скрябин К.Г.
Генетическая трансформация мице-лиальных грибов // Прикладная биохимия и микробиология. 2008. № 6 (46). C. 663-670.
3. Патент RU2426793 C12P35/06, C07D501/02, C12R1/75. Способ биосинтеза цефалоспорина C с использованием нового штамма Acremonium chrysogenum ВКМ F-4081D. //
2011.
4. Хомутов А.Р. Метилированные аналоги биогенных полиаминов спермина и спермидина как инструмент исследования клеточных функций полиаминов и ферментов их метаболизма // Молекулярная биология. 2009. № 2 (43). C. 274285.
5. Bok J.W., Keller N.P. LaeA, a regulator of secondary metabolism in Aspergillus spp. // Eukaryot. Cell. 2004. Vol. 3, № 2. P. 527-535.
6. Brakhage A.A. Regulation of fungal secondary metabolism. // Nature reviews. Microbiology. 2013. № 1 (11). C. 21-32.
7. Cohen S.S. A Guide to the Polyamines: First Edition / S.S. Cohen, Oxford UP, NY, 1998.
8. Dumina M.V., Zhgun, A.A., Novak, M.I., Domratcheva, A.G., Petukhov, D. V., Dzhavakhiya, V. V., Eldarov, M. A., Bartoshevitch, Iu E. Comparative gene expression profiling reveals key changes in expression levels of cephalosporin C biosynthesis and transport genes between low and high-producing strains of Acremonium chrysogenum. // World J. Microbiol. Biotechnol. 2014. Vol. 30, № 11. P. 29332941.
9. Eloranta T.O., Kajander E.O. Catabolism and lability of S-adenosyl-L-methionine in rat liver extracts. // Biochem. J. 1984. Vol. 224, № 1. P. 137-144.
10. García-Estrada C., Barreiro C., Jami M.-S., Martín-González J., Martín J.-F. The inducers 1,3-diaminopropane and spermidine cause the reprogramming of metabolism in Penicillium chrysogenum, leading to multiple vesicles and penicillin overproduction. // J. Proteomics. 2013. Vol. 85. P. 129-159.
11. Kaeberlein M. Spermidine surprise for a long life. // Nat. Cell Biol. 2009. Vol. 11, № 11.
P. 1277-1278.
12. Kosalková K., García-Estrada C., Ullán R., Godio R., Feltrer R., Teijeira F., Mauriz E., Martín J.-F.. The global regulator LaeA controls penicillin biosynthesis, pigmentation and sporu-lation, but not roquefortine C synthesis in Penicillium chrysogenum. // Biochimie. 2009. Vol. 91, № 2. P. 214-225.
13. Martín J.,García-Estrada C., Rumbero A., Recio E., Albillos S. M., Ullán R., Martín J.-F. Characterization of an autoinducer of penicillin biosynthesis in Penicillium chrysogenum. // Appl. Environ. Microbiol. 2011. Vol. 77, № 16. P. 5688-5696.
14. Martín J., García-Estrada C., Kosalková K., Ullán R., Albillos S. M., Martín J.-F. The inducers 1,3-diaminopropane and spermidine produce a drastic increase in the expression of the penicillin biosynthetic genes for prolonged time, mediated by the laeA regulator. // Fungal Genet. Biol. 2012. Vol. 49, № 12. P. 1004-1013.
15. Perez-Leal O., Merali S. Regulation of polyamine metabolism by translational control. // Amino acids. 2012. № 2-3 (42). C. 611-617.
16. Perrin R.M. Fedorova N. D., Bok J. W., Cramer R. A., Wortman J. R., Kim H. S., Nierman W. C., Keller N. P. Transcriptional regulation of chemical diversity in Aspergillus fumigatus by LaeA. // PLoS Pathog. 2007. Vol. 3, № 4. P. 508-517.
17. Raney A., Law, G.L., Mize G.J., Morris D.R. Regulated translation termination at the upstream open reading frame in s-adeno-sylmethionine decarboxylase mRNA. // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277, № 8. P. 5988-5994.
18. Willert E., Phillips M.A. Regulation and function of polyamines in African trypanosomes. // Trends Parasitol. 2012. Vol. 28, № 2. P. 66-72.
REFERENCES
1. Dumina M.V., Zhgun A.A., Domracheva A.G., Novak M.I., El'darov M.A. Chromosomal polymorphism of Acremonium chrysogenum strains producing cephalosporin C.Genetika - Russian Journal of Genetics, 2012, vol. 48, no. 8, pp. 918-925. (In Russ.)
2. Zhgun A.A., Ivanova M.A., Domracheva A.G., Novak M I., El'darov M.A., Skryabin K.G., Bar-toshevich Yu.E. Genetic transformation of the mycelium fungi Acremonium chrysogenum. Pri-kladnaya biokhimiya i mikrobiologiya - Applied Biochemistry and Microbiology, 2008, vol. 44, no. 6, pp. 600-607. (In Russ.)
3. The cephalosporin C biosynthetic method using novel Acremonium chrysogenum strain ВКМ F-4081 D.Patent of RF no. 2426793. C12P35/06, C07D501/02, C12R1/75. 2011.
4. Khomutov A.R. Methylated analogues of spermine and spermidine as tools to investigate cellular functions of polyamines and the enzymes of
their metabolism. Molekulyarnaya biologiya -Molecular Biology, vol. 43, no. 2, pp. 274-285. (In Russ.)
5. Bok J.W., Keller N.P. LaeA. A regulator of secondary metabolism in Aspergillus spp. Eukaryot. Cell, 2004, vol. 3, no. 2, pp. 527-535.
6. Brakhage A.A. Regulation of fungal secondary metabolism. Nature reviews. Microbiology, 2013, no. 1 (11), pp. 21-32.
7. Cohen S.S. A Guide to the Polyamines: First Edition. Oxford UP, NY, 1998.
8. Dumina M.V., Zhgun, A.A., Novak, M.I., Domratcheva, A.G., Petukhov, D.V., Dzhavakhiya, V.V., Eldarov, M.A., Bartoshevitch, Iu.E. Comparative gene expression profiling reveals key changes in expression levels of cephalosporin C biosynthesis and transport genes between low and high-producing strains of Acremonium chrysogenum. World J. Microbiol. Biotechnol, 2014, vol. 30, no. 11, pp. 29332941.
9. Eloranta T.O., Kajander E.O. Catabolism and lability of S-adenosyl-L-methionine in rat liver extracts. Biochem. J, 1984, vol. 224, no. 1, pp. 137-144.
10. García-Estrada C., Barreiro C., Jami M.-S., Martín-González J., Martín J.-F. The inducers 1,3-diaminopropane and spermidine cause the reprogramming of metabolism in Pénicillium chry-sogenum, leading to multiple vesicles and penicillin overproduction. J. Proteomics, 2013, vol., 85, pp. 129-159.
11. Kaeberlein M. Spermidine surprise for a long life. Nat. Cell Biol., 2009, vol. 11, no. 11, pp. 1277-1278.
12. Kosalková K., García-Estrada C., Ullán R., Godio R., Feltrer R., Teijeira F., Mauriz E., Martín J.-F. The global regulator LaeA controls penicillin biosynthesis, pigmentation and sporulation, but not roquefortine C synthesis in Penicillium chrysogenum. Biochimie, 2009, vol. 91, no. 2, pp. 214-225.
13. Martín J., García-Estrada C., Rumbero A., Recio E., Albillos S.M., Ullán R., Martín J.-F. Characterization of an autoinducer of penicillin biosynthesis in Penicillium chrysogenum. Appl. Environ. Microbiol., 2011, vol. 77, no. 16, pp. 5688-
5696.
14. Martín J., García-Estrada C., Kosalková K., Ullán R., Albillos S.M., Martín J.-F. The inducers 1,3-diaminopropane and spermidine produce a drastic increase in the expression of the penicillin biosynthetic genes for prolonged time, mediated by the laeA regulator. Fungal Genet. Biol., 2012, vol. 49, no. 12, pp. 1004-1013.
15. Perez-Leal O., Merali S. Regulation of polyamine metabolism by translational control. Amino acids, 2012, no. 2-3 (42), pp. 611-617.
16. Perrin R.M., Fedorova N.D., Bok J.W., Cramer R.A., Wortman J.R., Kim H.S., Nier-man W.C., Keller N.P. Transcriptional regulation of che-mical diversity in Aspergillus fumigatus by LaeA. PLoS Pathog., 2007,vol. 3, no. 4, pp. 508-517.
17. Raney A., Law, G.L., Mize G.J., Morris D.R. Regulated translation termination at the upstream open reading frame in s-adenosylmethionine decarboxylase mRNA. J. Biol. Chem., 2002, vol. 277, no. 8, pp. 5988-5994.
18. Willert E., Phillips M.A. Regulation and function of polyamines in African trypanosomes. Trends Parasitol., 2012, vol. 28, no. 2, pp. 66-72.
Поступила в редакцию 25 июля 2015 г.
После переработки - 14 сентября 2015 г.
УДК 577.152.321+579.26
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ цАМФ У РАСТЕНИЙ КАК ВОЗМОЖНЫЙ КРИТЕРИЙ УСТОЙЧИВОСТИ КУЛЬТУР К ЗАГРЯЗНЕНИЮ ПОЧВ ФТОРИДАМИ
Л.А. Ломоватская, О.В. Кузакова, А.А. Симакова, Л.Г. Соколова, А.С. Романенко
Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук,
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 132, а/я 317, [email protected]
Работа проводилась в рамках решения проблемы ранней диагностики устойчивости растений к загрязнению почв фторидами. Для анализа использовали проростки пшеницы, редьки масличной, донника и ячменя, выращенные на вытяжках, полученных из почвы с искусственно внесенным МаЕ и из почвы, загрязненной аэровыбросами Иркутского алюминиевого завода (ИРКАЗа), а также проростки и растения, выращенные до стадии урожая на почве с искусственно внесенным МаЕ и почве, загрязненной аэровыбросами ИРКАЗа. Определяли уровень цАМФ в органах растений и вес этих органов. Было показано, что устойчивость растений к данному абиотическому стрессовому фактору зависит от системной активации их аденилатциклазной сигнальной системы. Наиболее устойчивыми в соответствии с выбранными параметрами оценки оказались пшеница и редька масличная.
Ил. 4. Библиогр. 9 назв.
Ключевые слова: устойчивость к водорастворимым фторидам; цАМФ; системная активация аде-нилатциклазной сигнальной системы.
