Лаборатория вторичных метаболитов

Заведующий лабораторией - 
д.б.н. Козловский Анатолий Григорьевич

Состав лаборатории:

Желифонова Валентина Павловна - к.б.н., с.н.с.
Антипова Татьяна Валентиновна – к.б.н., с.н.с.
Нагейкина Елена Владимировна - ст. лаборант

Лаборатория сформирована как лаборатория биосинтеза биологически активных соединений в 1988 г. В 1998 г. переименована в лабораторию вторичных метаболитов.

Основные направления исследований:

Исследования лаборатории посвящены изысканию микроорганизмов - продуцентов вторичных метаболитов (экзометаболома), перспективных в качестве биологически активных соединений (БАВ), а также изучению их физиолого-биохимических характеристик. Разработка методов выделения и очистки, установление строения и идентификация наиболее важных соединений, их мониторинга составляют необходимую и органическую часть нашей деятельности.

Основные результаты

Разработан оригинальный подход, позволяющий оценивать уровень азотсодержащих компонентов экзометаболома различной природы в клетках и в фильтрате культуральной жидкости микроскопических грибов.

В основу стратегии  поиска новых продуцентов БАВ были положены следующие принципы: таксономическое положение штамма, позволяющее считать его креативным для синтеза вторичных метаболитов; специфическое местообитание штамма, в том числе, принадлежность к региону, из которого ранее уже были выделены  продуценты и   необычные, практически неизученные местообитания, уникальные по своей природе (орбитальная станция «Мир», регионы вечной мерзлоты в Арктике). Проведено обследование более 400 штаммов грибов, выделенных из различных местообитаний и относящихся к родам Aspergillus и Penicillium.  Всего было выделено и очищено 141 метаболитов. Из них 26  новые, неизвестные ранее соединения. Их строение было установлено с помощью химических и физико-химических  методов.

  • Установлено, что наряду с известными вторичными метаболитами, изученные штаммы грибов продуцируют широкий спектр индольных соединений, в том числе эргоалкалоидов, хинолиновых и бенздиазепиновых алкалоидов,  дикетопиперазинов, относящихся к БАВ.
  • Исследовано влияние условий культивирования (состава среды, способа выращивания, температуры) на   рост и развитие культур-продуцентов в связи с синтезом компонентов экзометаболома.
  • Показано, что реализация биосинтетических способностей грибов определяется вышеуказанными параметрами.
  • Установлено, что циклический характер биосинтеза и деградации низкомолекулярных азотсодержащих вторичных метаболитов является закономерностью для грибов рода Penicillium.
  • Исследованы механизмы экскреции и транспорта на разных стадиях биосинтеза  метаболитов  дикетопиперазиновой природы и эргоалкалоидов по ходу роста и развития продуцентов.
  • Подробно изучены пути биосинтеза наиболее важных  метаболитов, а также  основные механизмы их  регуляции.
  • Получены экспериментальные данные свидетельствующие в пользу существования кластеров генов вторичного метаболизма у изученных культур-продуцентов.Так, по-видимому, у них имеются кластеры генов синтеза эргоалкалоидов - ЭАС-кластер,  отвечающий за синтез эргоалкалоидов и ХА - кластер, контролирующий путь синтеза хинолиновых алкалоидов.

 
Участие в научных программах, гранты

  • Грант совместно с Отделом биохимии клеточной поверхности по теме “Комплексный ферментный препарат” в рамках проекта “Биокаталитические биотехнологии” подпрограммы “Новейшие методы биоинженерии”
  • Грант РФФИ №00-04-48713. 1998-2000 г.
  • Грант NATO (SA-CRG, GRG960515)
  • Грант DLR/BMBF, RUS 167-98, Институт природных соединений, г. Иена (Германия) проф. У. Грефе. 1998-2001 гг.
  • Программа РАН “Фундаментальные науки - медицине”, проект “Вторичные метаболиты грибов рода  Penicillium”. 2002 г.
  • Грант DFG 436 RUS 17/64/02 (436 RUS 113/677/0-1), Институт природных соединений, г. Иена (Германия) проф. У. Грефе. 2000-2003 гг.
  • Грант РФФИ №04-04-49308 2004-2005 г.

 
Основные публикации, патенты

1. Kozlovsky A. G. Producers of ergot alkaloids out of genus Claviceps: in the book from series “Medicinal and aromatic plants industrial profiles” (series editor Dr. R. Hardman, Chur, Swiss). 1998. P. 479-499.

2. Kozlovsky A. G., Marfenina O. E., Vinokurova N. G., Zhelifonova V. P., Adanin V.M. Mycotoxin production profiles of the genus Penicillium fungi, isolated from the various environments. Mycotoxins. 1999. V. 48. P. 37-43.
3. Kozlovsky A. G., Zhelifonova V. P.,  Ozerskaya S. M.,  Vinokurova N. G., Adanin V. M. Cyclocitrinol, a new fungal metabolite from Penicillium citrinum. Pharmazie. 2000. V. 55. №6. P. 470-471.
4. Kozlovsky A. G., Vinokurova N. G., Adanin V. M., Grafe U. Piscarinines, new polycyclic diketopiperazine alkaloids from Penicillium piscarium VKM F-691. Natural Products Letters. 2000. V.14. №5. P. 333-340.
5. Козловский А. Г., Желифонова В. П., Аданин В. М., Антипова Т. В., Шнырева А. В., Викторов А. Н. Биосинтез низкомолекулярных азотсодержащих вторичных метаболитов - алкалоидов штаммами-резидентами грибов Penicillium chrysogenum и Penicillium expansum, выделенных на орбитальной станции “Мир”. Микробиология. Т. 71. №6. С.773-777.
6. Kozlovsky A. G., Zhelifonova V. P., Antipova T. V., Adanin V. M ., Ozerskaya S. M., Kochkina G. A. Quinocitrinines A and В, new quinoline alkaloids from Penicillium citrinum Thom 1910, a permafrost fungus. The Journal of Antibiotics. 2003. V.56. №5. P. 488-491.
7. Козловский А. Г., Желифонова В. П., Аданин В. М., Антипова Т. В., Озерская С. М., Кочкина Г. А., Грефе У. Гриб Penicillium citrinum Thom 1910 ВКМ F-800, выделенный из вечномерзлотных древних отложений, как продуцент эргоалкалоидов агроклавина-I и эпоксиагроклавина-I. Микробиология. 2003. Т. 72. № 6. С. 816-817.
8. Козловский А. Г., Желифонова В. П., Антипова Т. В., Аданин В. М., Новикова Н. Д., Дешевая Е. А., Шлегель Б., Дазе Х. М., Голлмик Ф., Грефе У. Гриб Penicillium expansum -  штамм-резидент орбитального комплекса “Мир” продуцент ксантоциллина Х и квестиомицина А. Прикл. биохимия и микробиология. 2004. Т. 40. №3. С. 344-349.
9. В.П.Желифонова, Т.В. Антипова, С.М. Озерская, Г.А. Кочкина, А.Г.Козловский. Вторичные метаболиты грибов рода Penicillium, выделенных из многолетней мерзлоты, как хемотаксономические маркеры. Микробиология. 2009. № 3, с. 2-6.
10.А.Г.Козловский, В.П.Желифонова, Т.В.Антипова. Биосинтез
клавиновых эргоалкалоидов грибом  PenicilliumpalitansWestling1911, выделенным из многолетнемерзлых древних отложений. Прикл. биохимия и микробиология. 2009. Т.45, № 2, с.202-206.
11.  А.Г.Козловский, В.П. Желифонова, Т.В. Антипова, С.М. Озерская, Г.А. Кочкина, Н.Е.Иванушкина,  Заявка на Патент № 2008134237/13(043369). Способ получения тартрата эпоксиагроклавинв-1 и хиноцитрининов. Дата подачи заявки 22.08.2008.
12. Т.В. Антипова. Штаммы – реликты грибов рода Penicillium как продуценты вторичных метаболитов./Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Пущино, ИБФМ РАН. 2009. 22 стр.

Хинолиновые и эрголиновые алкалоиды – биологически активные вещества

Хиноцитринины А и Б
Хиноцитринин А Хиноцитринин Б

Хиноцитринины А и Б – это новые хинолиновые алкалоиды, обладающие антибактериальной, антифунгальной и противоопухолевой активностью, предполагаемые для использования в медицине (табл.).

Таблица.


Тестовые организмы

Зоны ингибирования, мм

Хиноцитринин А

Хиноцитринин Б

Васillus subtilis ATCC 6633

13

12*

Staphylococcus aureus SG511

12*

13*

Escherichia coli SC 458

14

14*

Pseudomonas aeruginosa SC 137

15

15*

Pseudomonas aeruginosa К 599/61

0

0

Staphylococcus aureus 134/9

11*

11*

Enterococcus faecalis 1528

12*

12*

Mycobacterium smegmatis SC987

13

12*

Sporobolomyces almonicolor 549

0

0

Candida albicans Bay R.

12*

12*

Penicillium sp. JP 36

15*

15*

Хиноцитринины также обладают цитотоксичностью для опухолевых клеток. Так ингибирующая концентрация (LC50 мкг/мл) для клеток фибробластов мышей линии L-929 составило 33,1; 18,6, для клеток лейкемии человека линии К-562 – 19,5; 7,8 и HeLa >50; >50 для хиноцитринина А и Б соответственно.

Эпоксиагроклавин-I
Эпоксиагроклавин-I

Эпоксиагроклавин-I  - это клавиновый эргоалкалоид, имеющий необычную стереохимию 5R-, 10S- конфигурации эрголинового ядра.
Проведенные исследования фармакологической активности эпоксиагроклавина-I показали, что соединение обладает нейротропной активностью, оказывает умеренное гипотензивное действие, замедляет частоту сердечных сокращений, снижает реактивность сосудистой системы на норадреналин. Выявленные фармакологические эффекты свидетельствовали о том, что исследуемое соединение обладает полезными фармакологическими свойствами и представляет интерес с целью более широкого фармакологического исследования и возможного внедрения его в практическую медицину.
Эпоксиагроклавин-I является удобным объектом для получения производных эрголиновых алкалоидов. Наличие эпоксигруппы в положении 8,9 в структуре эпоксиагроклавина-I  в качестве реакционного центра представляет исключительный интерес для получения практически  любых производных, биологическую активность которых можно варьировать, меняя характер заместителей в кольце D эрголина.

 
 


142290 Московская область, г.Пущино, пр-т Науки, д.5, Тел./факс: (495)956-33-70, boronin@ibpm.pushchino.ru; rta@ibpm.pushchino.ru; www.ibpm.ru


Разработка сайта - Alces