Лаборатория биохимии и биотехнологии физиологически активных соединений

Основные направления научных исследований лаборатории:

Лаборатория со дня своего основания в 1986 году занимается исследованием фундаментальных вопросов продукции физиологически активных соединений в местных штаммах микроорганизмов. В частности, проводились исследования механизмов образования коферментов НАД и Q10, витамина В12 и других тетрапирролов в местных штаммами дрожжей и грибов, включающие изучение регуляции ключевых ферментов метаболизма этих соединений, в том числе НКМН-пирофосфорилазы, НАДазы, поли (АДФ-рибозил)трансферазы, кобальт-хелатазы. В результате этих исследований были отобраны местные штаммы дрожжей - продуценты НАД (Saccharomyces cerevisiae), бактерии Propionibacterium acidipropionici - продуценты витамина В12, актиномицеты Streptoverticillium sp.- продуценты уро- и копропорфинов.

          Исследование способности микрофлоры экстремальных зон Узбекистана к продукции физиологически активных соединений привело к обнаружению большого разнообразия местных галофильных и термофильных микроскопических грибов, и бактерий, психрофильных дрожжеподобных грибов, обладающих способностью к синтезу и накоплению различных биотехнологически важных продуктов, в том числе, термотолерантных ферментов, пигментов (нафтохинонов, каротиноидов, бактериородопсина, меланина), рост-стимулирующих веществ.

          Исследование статин-образующей активности грибов Aspergillus terreus выявило высокую биосинтетическую активность местных штаммов, более того, установлена их способность продуцировать симвастатин.

В настоящее время основным научным направлением лаборатории является исследование разнообразия эндофитных грибов редких и лекарственных растений, произрастающих на территории Узбекистана, изучение системного распространения эндофитов и метаболической зависимости продукции биоактивных свойств вторичных метаболитов от свойств растения-хозяина. В результате исследований собрана коллекция эндофитных грибов, продуцирующих антиканцерогенные, антимикробные, рост-стимулирующие, антикоагулянтные, гиполипидемические и гипогликемические соединения.

 

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАБОРАТОРИИ ББФАС

          С 2012 года в лаборатории проводится изучение разнообразия эндофитных микроорганизмов, ассоциированных с лекарственными растениями Узбекистана. Исследование и выявление биоактивных свойств эндофитов и их вторичных метаболитов.

Важнейшие результаты фундаментальных исследований:

          В настоящее время в лаборатории ББФАС из лекарственных растений Узбекистана собрана коллекция эндофитных грибов, относящихся к классам Hyphomycetes, Ascomycetes, Perenomycetes и Zygomycetes, представленных 8 семействами, 20 родами 41 видом.Частота встречаемости составила: Aspergillus - 33%, Penicillium- 12%, Acremonium -10% и Alternaria- 15%, Fusarium – 9%, изоляты со стерильным мицелием - 10%. Специфичность системного обитания характеризовалась наибольшей частотой выделяемости фузарий и акремоний в корнях растений, аспергиллов и пенициллов - в стеблях, альтернарий - в листьях. Впервые в условиях Узбекистана выделено 24 редких эндофитных гриба из 13 лекарственных растений.

Установлено, что состав питательных сред, рН, освещенность, аэрация , экстракты растений-хозяев и эпигенетические модификаторы могут играть критическую роль в сохранении роста и продукции биоактивных вторичных метаболитов в условиях аксенического культивирования выделенных эндофитов. Показано, что в состав биоактивных вторичных метаболитов входят различные классы соединений, в том числе алкалоиды, фенолы, терпены, антрахиноны, гликозиды, флавоноиды, статины, жирные кислоты, меланины, и др.

Установлены антиканцерогенные, антимикробные, антикоагулянтные, гиполипидемические и гипогликемические свойства эндофитных грибов. Впервые установлено, что эндофитырр. Aspergillus, Penicillium, Cladosporium и Alternaria растений рр.Vinca и Allium, обладающие высокой цитотоксической активностью к верифицированным культурам раковых клеток, некоторые из них продуцируют алкалоиды винкристин и винбластин, и могут служить основой для создания перспективных противораковых препаратов.

Установлено, что 30% из общего числа исследованных эндофитов обладают антибактериальной активностью к Escherichiacoli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, причем некоторые штаммы продуцируют соединения со множественной антимикробной активностью. Из мелиссы и мяты перечной выделены эндофитырр Acremonium и Alternaria, обладающие высокой антикоагулянтной активностью.Установлено, что во всех исследованных растениях обитают эндофиты, продуцирующие рост-стимулирующие соединения. Высокое их содержание (более 300 мкг/мл ИУК и 50 мкг/мл ГК)наблюдалось в эндофитахрр.Fusarium,AlternariaAspergillusиз ферулы вонючей и тюльпана Шарипова.Установлено, что отдельные виды эндофитных грибов, выделенные из местных растений могут служить источником ксиланаз, в том числе, термотолерантных, представляющих особый коммерческий интерес.

Главным фундаментальным результатом является то, что впервые собрана большая коллекция эндофитов грибов растений Узбекистана, в том числе редких видов, обладающих способностью продуцировать вторичные метаболиты антимикробного, цитотоксического, гипогликемического, антикоагулянтного, рост-стимулирующего действия, отнесенные к таким классам соединений как: сапонины, танины, фенолы, меланины, алкалоиды, флавоноиды, терпены, сердечные гликозиды, антрахиноны, фитогормоны. При этом 22% соединений отнесены к неидентифицированным веществам, которые ждут своего открытия.

Важнейшие результаты прикладных исследований:

              Из противодиабетических растений Celosiacristata и Helianthustuberosusвыделеныэндофитные грибы P. BrevicaulealbaиAspergillusegypticusс высокой ингибиторной активностью к панкреатической α –амилазе, составляющей 83% и 76%, соответственно. Установлено, что выделенные ингибиторы амилазы представляют собой тритерпеновые сапонины и флавоноиды.

Доклинические испытания суммарного экстракта invivoP. Brevicaulealba- CC200 на модельных животных с аллоксан-индуцированным диабетом показали, что эффективность его антидиабетического действия сравнима с эффективностью коммерческого ингибитора «Глюкобай».