По способности разлагать сложные органические соединения микроскопическим грибам позавидует любой перерабатывающий завод. Правда, иногда они разрушают то, что человеку хотелось бы сохранить — например, краску на шедеврах живописи. Однако некоторые биохимические реакции из их арсенала можно приспособить и для нужд фармацевтической промышленности. Найти такие грибы удалось ученым ФИЦ Биотехнологии РАН, о чем они рассказали на страницах научного журнала Biology.
Стероидные препараты — большая группа лекарств, которые используются с середины прошлого века. Они могут обладать противовоспалительным или обезболивающим действием, играть роль заменителей гормонов или ускорять метаболизм. Поначалу их получали многостадийным химическим синтезом, но позже оказалось, что благодаря умениям микроорганизмов можно синтезировать нужные вещества с меньшим количеством стадий. Способность трансформировать фармацевтически значимые стероиды обнаружена у различных групп микроорганизмов. На основе этих исследований получены улучшенные штаммы микроорганизмов для высокоэффективных трансформаций различных стероидов. Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН выяснили, что грибы, разрушающие темперную живопись, тоже могут приносить пользу на фармацевтическом производстве.
«В составе темперных красок в качестве связующего компонента используется яичный желток, содержащий в сухом виде до 2% холестерина, а в составе лаков содержатся многочисленные тритерпеноиды. Все эти соединения имеют общие биосинтетические пути со стероидами, которые широко используются в фармацевтической промышленности. В настоящее время применяют более трехсот стероидных препаратов. Годовой объем мирового производства стероидов составляет более 10 миллиардов долларов и занимает второе место на фармацевтическом рынке после антибиотиков», — рассказывает Александр Жгун, руководитель группы генетической инженерии грибов ФИЦ Биотехнологии РАН и ведущий автор работы.
В предыдущих работах с экспонатов темперной живописи в главном здании Государственной Третьяковской галереи ученые отобрали более 100 микробиологических образцов, в которых выделили 10 разновидностей гифомицетов (нитчатых грибов-деструкторов), способных расти на специальных макетах. Биотехнологи описали строение этих грибов и подобрали новые эффективные антисептики, которые позволят защитить картины от разрушения.
Теперь исследователи подробнее изучили свойства этих гифомицетов. Биотехнологов интересовала способность перерабатывать соединение андрост-4-ен-3,17-дион в стероиды в жидкой среде или в буферном растворе. В сумме ученым удалось синтехировать 33 вида стероидов при помощи грибов, причем структуру 19 соединений установили благодаря газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Некоторые штаммы справлялись с задачей почти также хорошо, как промышленный штамм Curvularia lunata RNCIM F-981.
«Во многих случаях преимущества биотрансформации стероидов обусловлены одностадийными регио- и/или стереоспецифическими реакциями, катализируемыми специально «заточенными» ферментами и не всегда доступными для химического синтеза. Структура ядра стероида также чувствительна к расщеплению многочисленными химическими веществами, и использование биотрансформации иногда может решить конкретную проблему синтеза. Кроме того, биотрансформация стероидов является более экологически чистым процессом по сравнению со многими стадиями химического синтеза. Мы впервые показали, что грибы-деструкторы темперной живописи обладают стероид-трансформирующей активностью и являются перспективными микроорганизмами для скрининга биотехнологически значимых превращений стероидов с дальнейшим промышленным использованием», — подытожил Александр Жгун.