Генетические подходы создания штаммов-продуцентов биологически активных соединений

Abstract

Расшифрованы механизмы регуляции метаболизма первичных и вторичных метаболитов ароматического происхождения у ряда представителей различных физиологических групп – метилотрофных и гетеротрофных бактерий, включая ризосферные штаммы Pseudomonas PGPR-группы. Впервые установлено, что механизм регуляции синтеза ароматических аминокислот у метилотрофных бактерий имеет сходство с таковым у других известных в этом отношении бактерий, что подтверждает универсальный характер регуляторных процессов у микроорганизмов разного уровня филогенетического родства. Составлены интегральные схемы биосинтеза ароматических аминокислот, которые указывают на ключевые регуляторные звенья, необходимые для разработки подходов создания штаммов-продуцентов. У ризосферны бактерий Pseudomonas исследованы пути и механизмы синтеза вторичных метаболитов ароматической природы – флуоресцирующего пигмента пиовердина Рм, антибиотиков ароматической природы – феназинов и пирролнитрина, стимуляторов роста и развития растений – гиббереллинов, индолил-3-уксусной кислоты (ИУК). Разработаны новые генетические подходы создания штаммов продуцентов вторичных метаболитов. Получены сверхпродуценты пиовердина Рм (P. putida), антибиотиков феназинового ряда (P. aurantiaca), гиббереллинов (P. aurantiaca), ИУК (P. mendocina). Впервые клонирован и секвенирован ген pfrI бактерий P. putida М, кодирующий ECF σ70-фактор, контролирующий синтез пиовердинов. Осуществлено генно-инженерное конструирование штаммов-продуцентов P. mendocina – ИПВК (ключевого фермента пути синтеза ИУК) и АЦК-дезаминазы – фермента, разлагающего «стрессовый» этилен растений. Изучены механизмы, лежащие в основе повышения продуктивности растений у полученных штаммов-продуцентов; дана оценка их биологической активности. Рассмотрены возможные подходы биотехнологического использования штаммов-продуцентов, полученных с помощью генетических и генно-инженерных подходов.