М.Р. Зинуров1, Т.В. Багаева2, Е.Е. Зинурова3, М.А. Сысоева4

1,4 Казанский национальный исследовательский технологический университет (г. Казань, Россия)

2 Институт фундаментальной медицины и биологии Казанского Федерального Университета (г. Казань, Россия)

3 ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет) (Москва, Россия)

1 mihazinurov@gmail.com, 2 tatbag@rambler.ru, 3 lenazinurva@yandex.ru, 4 SysoevaMA@corp.knrtu.ru

Постановка проблемы. Растущий спрос на лектины в фармацевтической, нутрицевтической и других видах промышленности способствует необходимости их значительного роста на рынке продуктов. Функции их многообразны. Лектины (в том числе микромицетов) хорошо известны своей ролью в распознавании и передаче сигналов клетки, как возможных модуляторов иммунной системы, средств, участвующих в процессе распознавания вирусных, бактериальных, микоплазменных и паразитарных инфекций. В связи с этим появляется необходимость в разработке эффективных схем их получения.

Цель работы – анализ кинетики биосинтеза лектинов микромицетами рода Alternaria и возможность повышения их активности в зависимости от роста клеток и компонентов питательной среды.

Результаты. Установлено, что синтез лектинов начинался в период экспоненциальной фазы роста мицелия и увеличивался по мере роста числа делящихся клеток. Именно делящиеся клетки синтезировали лектины. Максимальная активность лектинов наблюдалась на 6-7-е сутки культивирования гриба, что соответствует концу экспоненциальной и началу стационарной фазы роста микромицета. Активному делению клеток и росту биомассы гриба Alternaria alternata 4 способствовало внесение в состав питательной среды – глюкозы. Именно на среде с глюкозой был зафиксирован и самый высокий титр активности лектинов данных микроорганизмов (512 ед.). Замена глюкозы на дисахарид (в виде сахарозы) или на полимер (в виде крахмала) снижает титр активности лектинов.

Снижение титра активности лектинов наблюдалось и в случае внесения в среду культивирования микромицета, органического и неорганического азота. Если неорганический азот достоверно снижал одновременно рост мицелия и титр активности лектинов, то внесение пептона увеличивало биомассу (в 1,2 раза), но титр активности лектинов был в 8–16 раз меньше по сравнению с контролем.

Повышению титра активности лектинов Alternaria alternata 4 способствовало дополнительное внесение в питательную среду аминокислот: аспарагиновой кислоты и аргинина в концентрации 50 мкг/мл, глицина и треонина в концентрации 100 мкг/мл. Однако аспарагиновая кислота была более предпочтительной, поскольку ее концентрация 50…100 мкг/мл увеличивала титр активности лектинов микромицета в 4 раза.

Практическая значимость. Полученные результаты могут служить основой для разработки эффективных схем производств по получению активных лектинов микромицетов, с целью их дальнейшего практического применения.

Зинуров М.Р., Багаева Т.В., Зинурова Е.Е., Сысоева М.А. Кинетика роста и образование лектинов грибами рода Alternaria в зависимости от времени культивирования и компонентов питательной среды // Технологии живых систем. 2025. T. 22. № 3.
С. 99-108. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202503-10

1. Santos M., Silvia T, Napoleao P. et al. Lectins: Function, structure, biological properties and potential applications // Research Trends. Current Topics in Peptide & Protein Research. 2014. V. 15. P. 41–62.
2. Sharon N., Lis H. Lectins - Kluwer Academic Publishers. 2003. 440 p.
3. Vasta G.R., Ahmed H., Feng C. et al. Lectin Repertoires in Invertebrates and Ectothermic Vertebrates: Structural and Functional Aspects // Comprehensive lycoscience (Second Edition). 2021. V. 5. P. 74–92.
4. El-Maradny Y.A., El-Fakharany E.M., Abu-Serie M.M. et al. Lectins purified from medicinal and edible mushrooms: Insights into their antiviral activity against pathogenic viruses // J. Biol. Macromol. 2021. V. 179. P. 239–258.
5. Gabius R.J., Andre S., Kalter H., Sieber H.C. The sugar code: functional lectinomics // Biochem. Biophys. Acta. 2002. V. 1572. № 2-3. P. 165–177.
6. Naeem A., Saleemuddin M., Khan R.H. Glycoprotein targetingand other applications of lectins in biotechnology // Curr. Protein Pept. Sci. 2007. V. 8. P. 261–271.
7. Coelho B.B., dos Santos Silva P.M., de Oliveira V.F. et al. Lectins as antimicrobial agents // J. Applied Microbiol. 2018. V. 125. P. 1238–1252.
8. Carneiro D.C. et al. A patent review of the antimicrobial applications of lectins: Perspectives on therapy of infectious diseases // Journal of Applied Microbiology. 2022. V. 132. № 2. P. 841–854.
9. Зыбина Н.Н., Тихомирова О.В., Куликова Е.А. и др. Галектины: характеристика, роль в патогенезе, клиническом течении и прогнозе заболеваний // Технологии живых систем. 2023. Т. 20. № 2. С. 5–17.
10. Ковалева О.В., Кузьмин Ю.Б., Алфёров А.А. и др. Сывороточные галектины 3 и 9 и клинико-морфологические характеристики колоректального рака // Технологии живых систем. 2023. Т. 20. № 3. С. 17–24.
11. Singh R.S., Bhari R. Current status of microbial lectins in biomedical research / In: Singh R.S., Pandey A.K, Larroche C., eds. // Advances in Industrial Biotechnology. New Delhi: I.K. International Publishing House Pvt. Ltd. 2014. P. 315–362.
12. Singh R.S., Bhari R., Kaur H.P. Characteristics of yeast lectin sand their role in cell–cell interactions // Biotechnol. Adv. 2011. V. 29. P. 726–731.
13. Singh R.S., Walia A.K. Microbial lectins and their prospective mitogenic potential // Crit. Rev. Microbiol. 2014. V. 40. P. 329–347.
14. Sing R.S., Kaur H.P., Singh J. Purification and characterization of a mucin specific mycelial lectin from Aspergillus gorakhpurensis: application for mitogenic and antimicrobial activity // Plos One. 2014. V. 9. № 10. P. 1–9.
15. Singh R.S., Bhari R., Kaur H.P. Purification, characterization andmitogenic potential of a mucin-specific mycelial lectin from Aspergillus sparsus // Appl. Biochem. Biotechnol. 2015. V. 175. P. 1938–1947.
16. Singh R.S., Bhari R., Rana V., Tiwary A.K. Immunomodulatory and therapeutic potential of a mycelial lectin from Aspergillus nidulans // Appl. Biochem. Biotechnol. 2011. V. 165. P. 624–638.
17. Paaventhan P.A., Joseph J.S., Seow S.V. et al. A 1.7 A structure of Fve, a member of the new fungal immunomodulatory protein family // J. Mol. Biol. 2003. V. 322. № 2. P. 461–470.
18. Houser J. Structure functional studies of lectins from pathogenic organisms // Masaryk University: Faculty of Science National Centre for Biomolecular Research. 2014. P. 1–98.
19. Bhari R., Kaur H.P., Singh R.S. Lectin activity in mycelial extracts of Fusarium species // Brazilian journal of microbiology. 2016. P. 775–780.
20. Muhammadiev R.S., Bagaeva T.V. Lectins micromycetes genus Fusarium and the dynamics of their formation // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2015. V. 6. № 6. P. 1769–1775.
21. Мухаммадиев Р.С., Ибрагимов А.Н., Багаева Т.В. Физико-химические свойства лектина микромицета Rhizoctonia solani // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2016. Т. 12. № 4. С. 15–21.
22. Николаева С., Николаев А., Шубина В., Волощук Л. Влияние состава питательной среды на рост грибов рода Aternaria // Biologie, Seria Stiinte reale si ale naturii.: Revisa Stiintifica Universitatii de Stat din Moldova. 2011. V. 1. № 41. P. 117–123.
23. Мухаммадиев Р.С., Мухаммадиев Р.С., Скворцов Е.В. и др. Выделение, очистка и характеристика лектина Fusarium solani 4 // Прикладная биохимия и микробиология.2021. Т. 57. № 2. С. 145–151.
24. Практикум по микробиологии / Под ред. А.И Нетрусова. М.: Академия. 2005. 608 с.
25. Ха Т.З., Канарский А.В., Канарская З.А. и др. Биосинтез экзополисахаридов почвенными бактериями Paenibacillus mucilagnosus на питательной среде с мелассой // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. № 4. С. 708–718.
26. Oda Y., Senaha T., Matsuno Y. et al. A new fungal lectin recognizing α(1-6)-linked fucose in the N-glycan // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. № 34. P. 32439–32447.
27. Bhowal J., Mitra A., Banerjee S. et al. Purification and characterization of an extracellular agglutinin Trichophyton rubrum // Indian Journal of Biochemistry and Biophysics. 2004. V. 41. № 2–3. P. 81–88.