350 руб
Журнал «Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии» №6 за 2014 г.
Статья в номере:
Биосинтез дейтерированного пуринового рибонуклеозида - рибоксина высокого уровня дейтерированности хемогетеротрофной бактерией Bacillus subtilis
Ключевые слова: Bacillus subtilis [<sup>2</sup>H]рибоксин биосинтез тяжелая вода масс-спектрометрия ББА
Авторы:
О.В. Мосин - к.х.н., научн. сотрудник, Московский государственный университет прикладной биотехнологии. E-mail: mosin-oleg@yandex.ru И.И. Игнатов - доктор наук, Европейская академия естественных наук (Ганновер, Германия), профессор, директор, Научно-исследовательский центр медицинской биофизики (София, Болгария). E-mail: mbioph@dir.bg
Аннотация:
Осуществлен биосинтез 2H-меченого пуринового рибонуклеозида рибоксина (выход 3,9 г/л КЖ) с использованием адаптированного к дейтерию штамма грамположительных хемогетеротрофных бактерий Bacillus subtilis ВКПМ В-3157 в тяжеловодородной среде высокого уровня дейтерированности (99,8 ат.% 2Н) с 2 %-ным гидролизатом дейтерированной биомассы факультативной метилотрофной бактерии Brevibacterium methylicum как источника 2Н-меченых ростовых субстратов, полученной в минимальной среде М9 с 98 %-ной 2Н2О и 2 %-ным [2H]метанолом. Выделение [2H]рибоксина из КЖ штамма-продуцента производили адсорбцией/десорбцией на поверхности активированного угля, экстракцией 0,3 М NH4-формиатным буфером (рН = 8,9) с последующей перекристаллизацией в 80 %-ном этаноле и колоночной ИОХ на катионообменнике AG50WX 4, уравновешенным 0,3 М NH4-формиатным буфером с 0,045 М NH4Cl. Уровень дейтерированности [2H]рибоксина, исследованный методом масс-спектрометрии с бомбардировкой быстрыми атомами (ББА), составил пять атомов дейтерия (62,5 % 2Н) с включением трех атомов дейтерия в рибозный и двух атомов дейтерия - в гипоксантиновый фрагменты молекулы.
Страницы: 34-45
Список источников

  1. Andres H. Synthesis and Applications of Isotopically Labelled Compounds / Eds. U. Pleiss, R. Voges. New York: John Wiley & Sons. 2001. V. 7. 728 p.
  2. Kundu M.T, Trifonova A., Dinya Z., Foldes A., Chattopadhyaya J. Synthetic studies to improve the deuterium labelling in nucleosides for facilitating structural studies of large RNAs by high-field NMR spectroscopy // Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids. 2001.V. 20. № 4-7. P. 1333-1337.
  3. Kushner D.J., Baker A., Dunstall T.G.Pharmacological uses and perspectives of heavy water and deuterated compounds // Can. J. Physiol. Pharmacol. 1999. V. 77. № 2. P. 79-88.
  4. Crespi H.L. Fully deuterated microorganisms: tools in magnetic resonance and neutron scattering // Synthesis and Applications of Isotopically Labeled Compounds. Proc. 2nd Intern. Sympos / Eds. T. Baillie, J.R. Jones. Amsterdam: Elsevier. 1989. 332 p.
  5. Caire G., de la Barca C. A. M., Bolanos A. V., Valencia M. E, Coward A. W., Salazar G., Casanueva E. Measurement of deuterium oxide by infrared spectroscopy and isotope ratio mass spectrometry for quantifying daily milk intake in breastfed infants and maternal body fat // Food Nutr. Bull. 2002. V. 23. № 3. P. 38-41.
  6. Мосин О.В., Складнев Д.А., Егорова Т.А., Швец В.И. Масс-спектрометрическая оценка уровня включения 2Н и 13С в молекулы аминокислот бактериальных объектов // Биоорганическая химия. 1996. Т. 22. № 10-11. С. 856-869.
  7. Lukin M., de los Santos C.Structure and stability of DNA containing an aristolactam II-dA lesion: implications for the NER recognition of bulky adducts // Nucleosid., Nucleotid. Nucleic Acids. 2010. V. 29. № 7. P. 562-573.
  8. Chirakul P., Litzer J.R., Sigurdsson S.T. Preparation of base-deuterated 2'-deoxyadenosine nucleosides and their site-specific incorporation into DNA // Nucleosid., Nucleotid. Nucleic Acids. 2001. V.20. № 12. P. 1903-1913.
  9. Jung M.E., Xu Y.Efficient Synthesis of Specifically Deuterated Nucleosides: Preparation of 4′-Deuteriothymidine // Cheminform Abstract. 1998. V. 29. № 16. P. 235-238.
  10. Daub G.H. Synthesis with stable isotopes // Stable Isotopes. Proc. 3d Intern. Conference / Ed. E. R. Klein. N.Y.: Acad. Press. 1979. P. 3-10.
  11. Huang X., Yu P., LeProust E., Gao X. An efficient and economic site-specific deuteration strategy for NMR studies of homologous oligonucleotide repeat sequences // Nucleic Acids Res. 2006. V. 25. № 23. P. 4758-4763.
  12. Miroshnikov A.I., Esipov R.S., Muravyova T.I., Konstantinova I.D., Fateev I.V., Mikhailopulo I.A.A new strategy for the synthesis of nucleosides: one-pot enzymatic transformation of D-pentoses into nucleosides// Open Conf. Proc. J. 2010. V. 1. P. 98-102.
  13. Mosin O.V., Skladnev D.A., Shvets V.I. Biosynthesis of 2H-labeled phenylalanine by a new methylotrophic mutant Brevibacterium methylicum // Biosci., Biotechnol., Biochem. 1999. V. 62. № 2. P. 225-229.
  14. Денько Е.И. Действие тяжёлой воды (D2O) на клетки животных, растений и микроорганизмов // Успехи современной биологии. 1970. Т. 70. № 4. С. 41-49.
  15. Vertes A. Physiological effect of heavy water. Elements and isotopes: formation, transformation, distribution. Vienna: Dordrecht: Kluwer Acad. Publ. 2003. 112 p.
  16. Лобышев В.Н, Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты D2Oв биологических системах. М.: Наука. 1978. 120 с.
  17. Trotsenko Y.A., Khmelenina V.N., Beschastny A.P. The ribulose monophosphate (Quayle) cycle: News and views // Microbial Growth on C1 Compounds. Proc. 8th Intern. Sympos. / Eds. M.E. Lindstrom, F.R. Tabita. Boston: Kluwer Acad. Publ. 1995. P. 24-26.
  18. Skladnev D. A., Tsygankov Y.D. Convertion of stable isotope labeled methanol to components of bacterial biomass / 6th Eur. Conf. of Biomass for Energy. Athens: Elsevier. 1991. P. 234-235.
  19. МосинО.В., СкладневД.А., ЕгороваТ.А., ШвецВ.И.ИзучениебиосинтезааминокислотштаммомBrevibacterium methylicumнасредах, содержащихтяжелуюводуидейтеро-метанол // Биотехнология. 1996. № 3. С. 3-12.
  20. Мосин О.В., Складнев Д.А., Швец В.И. Биосинтез 2Н-меченого инозина бактерией Bacillussubtilis // Известия РАН. Сер. Биология. 1999. № 4. С. 1-10.
  21. Мосин О.В., Казаринова Л.А., Преображенская К.А., Складнев Д.А., Чеботаев Д.В., Юркевич А.М., Швец В.И. Рост бактерии Bacillussubtilis на высокодейтерированной среде // Биотехнология. 1996. № 4. С. 19-27.
  22. Мосин О.В., Карнаухова Е.Н., Пшеничникова А.Б., Складнев Д.А., Акимова О.Л.Биосинтетическое получение дейтериймеченого фенилаланина, секретируемого метилотрофным мутантом Brevibacteriummethylicum// Биотех-нология. 1993. № 9. С. 16-20.
  23. Мосин О.В., Швец В.И., Складнев Д.А., Игнатов И. Изучение микробного синтеза дейтерий-меченного L-фени­лаланина факультативной метилотрофной бактерией Brevibacteriummethylicum на средах с различным содержанием тяжелой воды // Биофармацевтический журнал. 2012. Т. 4. № 1. С. 11-22.
  24. Зорина А.В., Бабусенко Е.С. Химический состав биомассы метилотрофных бактерий // Современные проблемы биотехнологии микроорганизмов. Тезисы докл. молодых ученых. Рига: Зинатне. 1988. С. 35-40.
  25. CaprioliR.M. Continuous-flowfastatombombardmentmassspectrometry. New York: Wiley. 1990. 125 p.