Лаборатория Биоинженерии антибиотиков

Области интересов Состав Лаборатории Основные достижения Сотрудничество и партнеры Избранные публикации и Патенты

Заведующий Лабораторией (с 1999 г.) БАРТОШЕВИЧ ЮРИЙ ЭДУАРДОВИЧ   Кандидат биологических наук (1968 г.) Лауреат Государственной премии СССР тел.: 8 (499)-135 -1361 факс: 8 (499)-135-0571 e-mail: bartoshevich@biengi.ac.ru

О лаборатории:

В Центре «Биоинженерия» РАН Лаборатория биоинженерии антибиотиков создана в 1999 году. 

С целью создания новых подходов к управлению биосинтезом биологически активных субстанций и трансформации различных классов химических соединений разрабатываются методы рациональной селекции штаммов с изменённым механизмом регуляции энергетического и метаболического обмена. Решается проблема получения штаммов, отличающихся скоростью клеточного деления и измененным циклом развития. Устанавливаются профили транскрипции генов, кодирующих биосинтез и транспорт антибиотиков. 

Сотрудники лаборатории:

Новак Марина Иоганновна

Домрачева Алла Георгиевна

Чумаленко Ноэмия Львовна

Основные направления исследований и наиболее важные достижения лаборатории

Проекты:
• Создание активных штаммов биологически активных веществ.
• Поддержание их свойств и жизнеспособности.
• Разработка способов биосинтеза вторичных метаболитов.
• Исследование процесса трансформации различных классов химических соединений.
• Изучение молекулярно-генетических различий у штаммов продуцента цефалоспорина С, отличающихся уровнем биосинтеза антибиотика.

Создание высокоэффективной технологии получения природного антибиотика цефалоспорина С является составной частью инновационного проекта производства ряда цефалоспориновых антибиотиков первого- третьего поколений.

На основе методов клеточной инженерии и химического мутагенеза отселекционирован новый высокопродуктивный штамм № 26/8 Acremonium chrysogenum – продуцент цефалоспорина C (рис.1), у которого изучен механизм клеточной дифференциации, выявлены факторы, влияющие на полициклический характер развития штамма.

Установлены специфические различия в онтогенезе штаммов, отличающихся уровнем синтеза цефалоспорина С (рис.2а, рис. 2б). Установлена относительная корреляция между интенсивностью проявления морфологической дифференциации клетки и образованием антибиотика. Выявлен эндогенный фактор, стимулирующий синтез цефалоспорина С. Разработан алгоритм ведения регулируемого процесса ферментации применительно к новому штамму № 26/8, что привело к повышению выхода целевого продукта на 30% и снижению уровня синтеза других компонентов цефалоспоринового комплекса: дезацетил- и дезацетоксицефалоспоринов. Совместно с Лабораторией генетической инженерии разработана система трансформации гетерологических генов методом агробактериального переноса (рис.3).

рис 2а

рис 2б

рис 3

Сконструированы вектора, содержащие кассеты экспрессии генов устойчивости к различным антибиотикам. Отработаны условия получения стабильных, жизнеспособных и регенерирующих протопластов у двух штаммов Acremonium chrysogenum, отличающихся уровнем антибиотикообразования (рис. 4а-4в).

рис 4а

рис 4б

рис 4в

Получены высокопродуктивные генетически маркированные штаммы микобактерии, селективно окисляющие стерины до андростендиона и андростадиендиона, которые депонированы в ВКПМ. Совместно с Лабораторией биотехнологии стероидов разработана новая эффективная технология трансформации стеринов с использованием бактерии Mycobacterium sp., включающая использование в качестве посевного материала биомассу клеток высокой концентрации, измененный состав среды и способ регуляции образования андростендиона за счет интенсификации массообмена и дробной подачи питательных веществ. Усовершенствованная технология позволяет использовать более высокие концентрации субстрата, сократить время трансформации и достичь практически полной конверсии стерина в АД. Установленная зависимость между удельным весом бактериальных клеток и трансформационной активностью позволила существенно сократить время реакции. Разработан метод получения термотолерантных мутантов у мезофильной культуры Mycobacterium sp. Для выделенных клонов созданы новые композиции жидких питательных сред, при этом отобранные культуры обладают более быстрым набором биомассы. 

Изучена гидроксилирующая активность несовершенного гриба Curvularia sp. по отношению к стероидам ряда андростана, прегнана и холана. С целью разработки метода синтеза биоактивных стероидных препаратов установлена зависимость положения и ориентации вводимой гидроксильной группы от структуры субстрата, способа его внесения и концентрации, наличия индукторов и солюбилизатора. Некоторые из образовавшихся соединений представляют интерес как полупродукты для химического синтеза стероидных лекарственных антиаллергических и противовоспалительных препаратов. Изучено влияние химически модифицированного циклодекстрина на процесс гидроксилирования и выход основного и побочного продуктов. При использовании для трансформации клонов гриба, резистентных к солям тяжелых металлов, сделано предположение, что трансформацию стероидов изучаемым штаммом Curvularia sp. можно рассматривать как детоксикацию чужеродных соединений. Получены антибиотикорезистентные мутанты, для которых подобраны условия культивирования, позволяющие значительно повысить концентрацию трансформируемого стероида.

Осуществлен анализ физиологической стабильности рекомбинантного штамма - продуцента L-аспарагиназы E.coli BL21(DE3)/ pET/ECAR-LANS, сконструированного в Лаборатории генетической инженерии, в условиях длительного культивирования и анализ сегрегационной стабильности плазмиды pACYCLANS при росте в селективных и неселективных условиях. Проведена селекционная работа среди сегрегантов данного штамма клонов, в результате которой отобран штамм PETVANS 84, отличающийся повышенным на 85% уровнем продукции рекомбинентной ECAR-LANS. Создана новая композиция ферментационной среды и разработаны условия культивирования, что позволило увеличить экспрессию индуцируемой рекомбинантной L-аспарагиназы Erwinia carotovora в лабораторных условиях в 6 раз. Высокий уровень биосинтеза фермента подтвержден при испытании на пилотной установке.

Избранные публикации и патенты

Жгун А.А., Иванова М.А., Домрачева А.Г., Новак М.И., Эльдаров М.А., Скрябин К.Г., Бартошевич Ю.Э. Генетическая трансформация нитчатых грибов Acremonium chrysogenum. Прикладная биохимия и микробиология. 2008, т. 44, №6.

Ядерец В.В., Андрюшина В.А., Бартошевич Ю.Э., Домрачева А.Г., Новак М.И. Изучение стероидгидроксилирующей активности мицелия Сurvularia lunata. Прикладная биохимия и микробиология. 2007, т.43, №6: 695-700.

Патент РФ №2126837 от 1999.02.27. Андрюшина В.А., Войшвилло Н.Е., Скрябин К.Г., Бартошевич Ю.Э., Домрачева А.Г., Стыценко Т.С., Савинова Т.С. Штамм бактерий Mycobacterium smegmatis, используемый для окисления стеринов растительного и животного происхождения до андрост-4ен-3,17-диона.

Евразийский патент №003019 от 2002.12.26. Андрюшина В.А., Войшвилло Н.Е., Габинская К.Н., Савинова Т.С., Стыценко Т.С., Скрябин К.Г., Бартошевич Ю.Э., Домрачева А.Г. Способ получения андрост-4-ен-3,17-диона из стеринов растительного и животного происхождения и их производных.

Патент РФ №2205224 от 2003.05.27. В.А.Андрюшина, Н.Е.Войшвилло, К.Н.Габинская, Т.С.Савинова, Т.С.Стыценко, К.Г.Скрябин, Ю.Э.Бартошевич, А.Г.Домрачева. Способ получения андрост-4-ен-3,17-диона из стеринов растительного и животного происхождения или их производных.

Сотрудничество и партнёры:

Лаборатория биотехнологии стероидов (Центр «Биоинженерия» РАН)
Лаборатория генетической инженерии (Центр «Биоинженерия» РАН) 

На главную страницу


О центре | Администрация | Ученый совет | Структура | Достижения | Аспирантура | Контакты | Карта сайта

Designed by Dioskury