×
18.05.2018
218.016.51a5

Результат интеллектуальной деятельности: ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПРЕССИИ КОМПЛЕКСА ФЕРМЕНТОВ ЭНДОГЛЮКАНАЗ И КСИЛАНАЗ В КЛЕТКАХ ГРИБА PENICILLIUM VERRUCULOSUM И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ЕГО ОСНОВЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ КОРМОПРОИЗВОДСТВА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области биохимии, генной инженерии и биотехнологии, в частности к генетической конструкции для обеспечения экспрессии целевых гомологичного и гетерологичного генов в клетках реципиентного гриба Penicillium verruculosum. Настоящая конструкция содержит целевую кодирующую последовательность, включающую последовательно соединенные ген eglII, кодирующий высокоактивную эндо-1,4-β-глюканазу II, и ген xyIE Penicillium canescens, кодирующий неингибируемую эндо-1,4-β-ксиланазу Е. Изобретение также относится к рекомбинантным штаммам Penicillium verruculosum ЕХ13, ВКМ F-4765D, и Penicillium verruculosum EX35, ВКМ F-4766D. Указанные штаммы предназначены для продукции гомологичной высокоактивной эндо-1,4-β-глюканазы II и неингибируемой эндо-1,4-β-ксиланазы Е Penicillium canescens. Настоящее изобретение позволяет получать неингибируемую эндо-1,4-β-ксиланазу Е Penicillium canescens и высокоактивную эндо-1,4-β-глюканазу II Penicillium verruculosum. 4 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к созданию и производству комплексных ферментных препаратов (ФП), эффективно деградирующих некрахмальные полисахариды зерна. Изобретение может быть использовано в кормовой отрасли в качестве кормовой добавки в корм сельскохозяйственных животных и птиц.

Зерно, являющееся основой любых комбикормов, содержит набор некрахмальных полисахаридов (НПС), которые являются антипитательным фактором и затрудняют процесс переваривания комбикорма. Важнейшими НПС злаков являются β-глюкан и ксилан. Именно вязкие растворы β-глюканов и арабиноксиланов, не гидролизуемых в желудочно-кишечном тракте моногастричных животных, являются основным источником проблем при скармливании ячменя и ржи, и, отчасти, пшеницы (в зависимости от ее вязкости). НПС, в первую очередь ксиланы, сорбируют на себя значительную часть питательных веществ и жидкости, которые в неизменном виде выводятся из организма животных. Это приводит к перерасходу кормов и снижению показателей продуктивности у с/х животных и птицы. Следует учесть, что затраты на корма составляют до 70% от себестоимости конечной продукции животноводства.

Ячмень и рожь содержат значительный процент (до 15%) НПС [Бутейкис Г., Блажинскас Д. Ферменты – гарантия ощутимой выгоды сегодня и в будущем. Комбикорма. №6. 2012. С. 105-106]. Тем не менее, в России, особенно в Центральном и Северо-Западном районе, цена на рожь, овес и ячмень значительно ниже, чем на пшеницу, что определяет экономическую целесообразность использования этих злаков в рационе с/х животных. Влияние антипитательных факторов в виде арабиноксилана и β-глюкана корректируют введением соответствующих ФП, а именно ксиланаз и эндоглюканаз, в рацион животных. Поэтому одной из основных составляющих производства современных комбикормов, обеспечивающих высокие показатели продуктивности животноводства и птицеводства, является использование в рецептурах ФП разного целлюлазно/эндоглюканазного/ксиланазного состава для коррекции антипитательных факторов и улучшения усвояемости компонентов кормов.

Не менее важным фактором, определяющим эффективность применения ферментов (ксиланаз, эндоглюканаз, целлюлаз) для гидролиза природных НПС, является низкая степень или отсутствие ингибирования этих ферментов под действием белков-ингибиторов, входящих в состав большинства злаков. Наличие у зерновых белков-ингибиторов является эволюционным фактором, призванным защитить зерно от поражения микроорганизмами, расщепляющими полисахариды. Водорастворимые зерновые ингибиторы карбогидраз (семейства TAXI, XYP и др.) оказывают значительное действие на эндо-1,4-β-ксиланазы, относящиеся к 11 семье гликозилгидролаз, в то время как ксиланазы, относящиеся к 10 семье, менее подвержены ингибирующему воздействию [Гусаков А.В. // Биохимия. 2010. Т. 75. № 10. С. 1331].

Мицелиальный гриб Penicillium canescens относится к почвенным грибам, основным питательным субстратом которого является ксилано-богатая растительная биомасса, поэтому комплекс секретируемых ферментов гриба представлен, в основном, ксиланазами (КсилА, КсилЕ, КсилF и др.) и арабинофуранозидазами (АБФА, АБФБ и др). Ксиланазы А и Е относятся к 10 семейству гликозилгидролаз, при этом КсилЕ практически не ингибируется белками ржи. Разница в уменьшении приведенной вязкости для нативного и термоинактивированного экстрактов составляет лишь 5%. В случае КсилА эта разница выражена намного более заметно (~30%) [Денисенко Ю.А. с соавт // Сравнительная характеристика ксиланаз XylA и XylE из гриба Penicillium canescens. Вестник московского университета. Серия 2. Химия. 2015, т. 56, №6, с. 348-353].

Мицелиальный гриб Penicillium verruculosum PV2007 (ВКМ F-3972D) обладает собственным гидролитическим комплексом ферментов для биодеградации целлюлозосодержащих растительных материалов. В этот комплекс входят целлобиогидролазы различной специфичности, набор эндоглюканаз и β-глюкозидаза. Для реципиентного штамма P. verruculosum 537 (ΔniaD) разработана трансформационная и экспрессионная системы [патент RU 2378372 С2, опубл. 10.01.2010, бюл. №1], что позволяет использовать данный гриб как основу для получения рекомбинантных штаммов различного промышленного применения [Мерзлов Д.А. с соавт // Свойства ферментных препаратов и гомогенных ферментов эндоглюканазы EG2 Penicillium verruculosum и эндоглюканазы LAM Myceliophtora thermophile. Биохимия, 2015, том 20, вып.4, с.556-567; Синицын А.П. с соавт // Оптимизация состава целлюлазного ферментного комплекса Penicillium verruculosum: увеличение гидролитической способности с помощью методов генетической инженерии. Кат в пром. 2015, Т. 15, №6, с.78-83; заявка на патент №2015151483 от 02.12.2015; патент RU 2550044 C2, опубл. 10.05.2015, бюл. №13; патент RU 2532840 C2, опубл. 19.11.2014, бюл. №31].

Таким образом, разработка новых высокоэффективных и стабильных ФП для кормопроизводства, которые не будут подвержены ингибирующему действию растительных белков-ингибиторов карбогидраз, а также будут эффективны при кормлении сельскохозяйственных животных и птицы, является важной и актуальной задачей современного агропромышленного комплекса.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в получении комплексных ФП на основе новых рекомбинантных штаммов Penicillium verruculosum, являющихся продуцентами гомологичной высокоэффективной эндоглюканазы II, принадлежащей 5 семейству гликозил-гидролаз, и гетерологичной неингибируемой ксиланазы Е из Penicillium canescens, относящейся к 10 семейству гликозил-гидролаз для применения в кормопроизводстве при обработке рационов, содержащих зерновые, в частности рожь и ячмень.

Технический результат от предлагаемого изобретения состоит в снижении вязкости корма, содержащего НПС ячменя или ржи, и повышении кормовой ценности рационов для сельскохозяйственных моногастричных животных и птицы при обработке корма новыми комплексными ФП, содержащими высокоактивную эндоглюканазу, неингибируемую ксиланазу и комплекс сопутствующих карбогидраз.

Сущность изобретения заключается в получении новых штаммов-продуцентов:

- Penicillium verruculosum EX13 (ВКМ F-4765D), который при выращивании на ферментационных средах на основе микрокристаллической целлюлозы и гидролизата куриного белка обеспечивает получение ФП комплексного действия, включающего неингибируемую эндо-1,4-β-ксиланазу (ксиланазу Е), высокоактивную эндо-1,4-β-глюканазу (эндоглюканазу II) с активностями в КЖ 550 ед./мл (по ксилану, рН 5,0, 50°С) и 500 ед./мл (Na-КМЦ, рН 5,0, 50°С) соответственно, и комплекс сопутствующих карбогидраз: целлобиогидролаза I, целлобиогидролаза II, β-глюкозидаза;

- Penicillium verruculosum EX35 (ВКМ F-4766D), который при выращивании на ферментационных средах на основе микрокристаллической целлюлозы и гидролизата куриного белка обеспечивает получение ФП комплексного действия, включающего неингибируемую эндо-1,4-β-ксиланазу (ксиланазу Е), высокоактивную эндо-1,4-β-глюканазу (эндоглюканазу II) с активностями в КЖ 800 ед./мл (по ксилану, рН 5,0, 50°С) и 300 ед./мл (Na-КМЦ, рН 5,0, 50°С) соответственно, и комплекс сопутствующих карбогидраз: целлобиогидролаза I, целлобиогидролаза II, β-глюкозидаза.

Способ получения ФП предусматривает глубинное культивирование штаммов–продуцентов P. verruculosum EX13 (BKM F-4765D) и P. verruculosum EX35 (ВКМ F-4766D) на удешевленной среде с заменой дрожжевого экстракта на гидролизат куриного белка с последующей распылительной сушкой культуральной жидкости. Изобретение позволяет получать ФП с высокой активностью целевых эндоглюканазы II и неингибируемой ксиланазы Е. Полученный ФП характеризуется высокой стабильностью, эффективностью при обработке кормовых смесей, содержащих ячмень и/или рожь, по сравнению с коммерческими ФП. Применение нового комплексного ФП позволит повысить кормовую ценность рационов на основе зерновых культур.

Изобретение реализуется следующим образом.

Штаммы P. verruculosum EX13 (BKM F-4765D) и P. verruculosum EX35 (ВКМ F-4766D) получены из исходного штамма Penicillium verruculosum PV2007 (ВКМ F-3972D) путем трансформации плазмидой pEGII-XylE с последующей селекцией на агаризованной среде с 10 мМ NaNO3.

Культурально-морфологические и микроскопические особенности штаммов (общие для P. verruculosum EX13 и P. verruculosum EX35):

Растут на агаризованных средах (среда Чапека с дрожжевым автолизатом, Мальц-агар, глюкозокартофельный агар, сусло-агар) при t 26-30°С в течение 7-10 суток, рН 4.5-5.0.

На среде Чапека с дрожжевым экстрактом при культивировании гриба при 25°С на 7 сутки колонии достигают 24-30 мм в диаметре, складчатые, поверхность сильно радиально плотная, тонкая, ростовая зона врастает в агар, имеет ширину 1.5-2.0 мм. Мицелий светло-желтоватый, шерстистый, центр колонии выпуклый, конидиогенез слабый, серо-зеленоватого оттенка. Экссудата и растворимого пигмента нет. Обратная сторона светлая, в центре колонии – палево-оранжевая. При температуре 37°С колонии диаметром 5 мм, мицелий светлый, конидиообразования нет. При температуре 5°С роста нет.

При росте на Мальц-агаре диаметр колонии 23-24 мм, поверхность сильно радиально складчатая, плотная, тонкая, ростовая зона врастает в агар, шириной 1,5-2,0 мм. Мицелий белый, шерстистый, прижатый, конидиогенез очень слабый, практически отсутствует. Эксудата и растворимого пигмента нет. Обратная сторона светлая.

При микроскопировании штаммы имеют конидиеносцы двухъярусные, терминальные, бивертициллятные, гладкие длиной около 150 мкм, шириной 2-3 мкм. Метулы расходящиеся размером 10-13х2.5-3.0 мкм, фиалиды ампуллиформные размером 7-8х2.8-3.0 мкм. Конидии округлые, шероховатые размером 3.0-3.5 мкм.

При культивировании в глубинных условиях с использованием растворимых субстратов (глюкоза, фруктоза, лактоза) штаммы образуют рыхлый разветвленный мицелий со слабой пеллетизацией, удельная культивирования 0,1 ч-1.

Физиолого-биохимические признаки штамма:

Мезофилен. Оптимальная температура роста мицелия 32°С (29-34°С), оптимум для образования целлюлаз 28°С (26-29°С). Оптимальные значения рН роста и секреции целлюлаз 3,5-5,0. Рост мицелия наблюдается и при рН 2,5, но при этом не наблюдается очень слабое образование целлюлаз и других карбогидраз.

Резистентность к нистатину хорошая. При поверхностном культивировании устойчив к концентрации до 0,5 мкг/мл, при концентрации 2,5 мкг/мл рост подавляется. При добавлении в среду дигитонина (3,5-4,0 мкг/мл) или бенгальского розового (30-50 мкг/мл) размер колоний уменьшается.

Является прототрофом. Способен быстро ассимилировать глюкозу, лактозу, глицерин, галактозу, ксилозу, D-маннозу, D-маннит, трегалозу, сорбозу и сорбит, медленнее - D-ксилозу, L- и D-арабинозу, L-рамнозу и рибозу. Слабо ассимилирует: D-глюкозамин, дезоксирибозу, дезоксигалактозу, 2-дезокси-D-глюкозу и 5-тио-D-глюкозу.

Использует неорганический и органический азот, хорошо ассимилирует нитратную и аммонийную форму азота.

Образует ферментные системы, позволяющие расти на соответствующих комплексных субстратах: целлюлозе, крахмале, ксилане, ламинарине, β-глюкане.

Штамм P. verruculosum EX13 (BKM F-4765D) отличается от исходного повышенной продукцией неингибируемой ксиланазы Е и высокоактивной эндоглюканазы II.

Штамм P. verruculosum EX35 (BKM F-4766D) отличается от исходного преимущественной продукцией неингибируемой ксиланазы Е и повышенной продукцией высокоактивной эндоглюканазы II.

В предлагаемом изобретении метод определения ксиланазной, β-глюканазной и КМЦ-азной активностей основан на измерении скорости образования восстанавливающих сахаров (ВС) методом Шомоди-Нельсона при гидролизе полисахаридных субстратов (ксилана из древесины березы, βглюкана ячменя и карбоксиметилцеллюлозы, натриевой соли соответственно). За единицу активности принимается такое количество фермента, которое приводит к образованию 1 мкмоль ВС в минуту при рН 5.0 и 50°C [Синицын А.П., Гусаков А.В., Черноглазов В.А. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов. – М.: МГУ, 1995. – 144 с.].

Новые комплексные ФП обладают улучшенными эксплуатационными характеристиками, включая устойчивость к ингибированию со стороны зерновых белковых ингибиторов и увеличенную операционную стабильность, что является преимуществом данных ферментных препаратов в сравнении с имеющимися на рынке коммерческими аналогами.

Применение новых комплексных ФП высокоактивной эндоглюканазы II и неингибируемой ксиланазы Е существенно повысит рентабельность применения комплексных препаратов в кормопроизводстве за счет обеспечения оптимального сочетания основных ферментативных активностей, необходимых для гидролиза НПС зерновой составляющей рациона корма с/х животных и птиц.

Возможность использования изобретения иллюстрируется примерами, которые не ограничивают объем и сущность притязаний, связанных с ними.

Пример 1. Конструирование экспрессионной плазмиды pEGII-XylE состояло из амплификации генов eglII P. verruculosum [патент РФ № 2378372], xylE P. canescens [AN: FJ860894], промоторной и терминаторной области гена cbhI P.verruculosum [патент РФ № 2378372], и финальной амплификации линейного продукта, состоящего из состыкованных генов, соответствующих промоторной области гена cbhI, гена eglII и гена xylE, соединенных через синтетический линкер, и терминаторной области гена cbhI P. verruculosum.

Для индивидуальной амплификации каждой из частей плазмиды использовались следующие олигонуклеотиды:

(1) tacttccaatccatgaagcttggaaacgacgccgaca
(2) ctggcaacagctggtgctgcaaactcaaaagaagtcaag
(3) cttgacttcttttgagtttgcagcaccagctgttgccag
(4) cttccgcagccggcagcggttctgatgcgtccatccctagtgatcgcggccttg
(5) cagaaccgctgccggctgcggaagtcaaaaataagtctccaaaatcga
(6) gaaagccttgcagtgtgtgctagactttcacttttttcgacagttg
(7) caactgtcgaaaaaagtgaaagtctagcacacactgcaaggctttc
(8) tatccacctttactgcggccgcatccttattcaatctcgtatg

Далее с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) и праймеров (1 и 3) синтезируют отдельно промоторную область гена cbhI размером 1303 п.н. В качестве матрицы для ПЦР используют геномную ДНК штамма P. verruculosum, выделенную из мицелия. Нуклеотидную последовательность полученного фрагмента определяют методом Сэнгера по обеим цепям.

Далее с помощью ПЦР и праймеров (2 и 5) синтезируют отдельно ген eglI I размером 1367 п.н., из которых 1343 п.н. составляет ген eglII, 24 п.н. относятся к синтетическому линкерному участку, соединяющему ген eglII c 3`-конца гена и ген xylE с 5`-конца гена. В качестве матрицы для ПЦР используют геномную ДНК штамма P. verruculosum, выделенную из мицелия. Нуклеотидную последовательность полученного фрагмента определяют методом Сэнгера по обеим цепям.

Далее с помощью ПЦР и праймеров (4 и 7) синтезируют отдельно ген xylE размером 1148 п.н. В качестве матрицы для ПЦР используют геномную ДНК штамма P. canescens, выделенную из мицелия. Нуклеотидную последовательность полученного фрагмента также определяют методом Сэнгера по обеим цепям.

Далее с помощью ПЦР и праймеров (6 и 8) синтезируют ген cbhI и его терминаторную область размером 570 п.н. В качестве матрицы для ПЦР используют геномную ДНК штамма P. verruculosum, выделенную из мицелия. Нуклеотидную последовательность полученного фрагмента определяют методом Сэнгера по обеим цепям.

Полученные ПЦР-фрагменты смешивают в эквимолярном соотношении и используют в качестве матрицы для финальной ПЦР-реакции при помощи праймеров (1) и (8). Синтезированный линейный фьюжн-фрагмент имеет размер 4388 п.н. Нуклеотидную последовательность полученного фрагмента определяют методом секвенирования по Сэнгеру по обеим цепям. Далее, полученный фрагмент клонируют в лабораторный вектор pUC-LIC с образованием плазмиды pEGII-XylE. Структура плазмиды pEGII-XylE представлена на фиг.1. На фиг. 1 темно-серым обозначены промоторная и терминаторная области гена cbhI, светло-серым гены eglII и xylE, между генами eglII и xylE обозначен линкер.

Плазмида pEGII-XylE была трансформирована в реципиентный штамм P.verruculosum 537 (ΔniaD) совместно с трансформирующей плазмидой pSTA10 по стандартной методике [Sambrook, J., and Russell, D.W. (2001) Molecular cloning:a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y., A.Y. Aleksenko, N.A. Makarova, I.V. Nikolaev, A.J. Clutterbuck, Integrative and replicative transformation of Penicillium canescens with a heterologous nitrate-reductase gene, Curr. Genet. 28 (1995) 474-478]. В результате трансформации было получено более 200 рекомбинантных штаммов серии P. verruculosum EX, из которых в результате первичного скрининга на стандартной среде культивирования были отобраны 10 клонов (Таблица 1). Стандартная среда культивирования имела следующий состав (г/л): KH2PO4 - 15, (NH4)2SO4 - 5, MgSO4×7H2O - 0,3, CaCl2×2H2O - 0,3, дрожжевой экстракт - 10, целлюлоза – 20, пшеничные отруби - 10.

Анализ удельных активностей в культуральной жидкости 10 рекомбинантных штаммов (Таблица 1) показал наличие клонов с различными комбинациями ксиланазной и КМЦ-азной активностей, что позволило отобрать два штамма для дальнейших прикладных испытаний - Penicillium verruculosum EX13 с приблизительно равными целевыми ферментативными активностями ксиланазы и эндоглюканазы и Penicillium verruculosum EX35 с превалирующей ксиланазной активностью.

Пример 2. Культивирование штаммов Penicillium verruculosum EX13 (ВКМ F-4765D) и Penicillium verruculosum EX35 (ВКМ F-4766D) проводили в ферментерах объемом 3 л, оснащенных барботерами для подачи воздуха в аппарат и турбинной мешалкой на средах 1 и 2 следующего состава:

Среда 1. Стандартная среда (г/л):

Глюкоза 40
Микрокристаллическая целлюлоза 20
Дрожжевой экстракт 10
Пшеничные отруби 10
KH2PO4 15
(NH4)2SO4 5
CaCl2 0,3
MgSO4⋅7H2O 0,3

Среда 2. Экспериментальная среда (г/л):

Глюкоза 40
Микрокристаллическая целлюлоза 20
Гидролизат куриного белка 10
Пшеничные отруби 10
KH2PO4 15
(NH4)2SO4 5
CaCl2 0,3
MgSO4⋅7H2O 0,3

В экспериментальной среде вместо французского дрожжевого экстракта («Lessafre», Франция) использовался отечественный гидролизат куриного белка (ООО «Симбио», Россия) в том же процентном соотношении, что и дрожжевой экстракт в стандартной среде.

Культивирование проводили 144 ч, при рН не ниже 4,5 и 32°С. Образцы культуральной жидкости отбирали каждые сутки, начиная с 72 ч культивирования, центрифугировали и измеряли активности (Таблица 2).

Анализируя динамику накопления белка и биосинтез ксиланазы Е и эндоглюканазы II в культуральных жидкостях рекомбинантных штаммов P. verruculosum EX13 и P. verruculosum EX35 в процессе проведения ферментации, следует заключить, что замена дорогостоящего импортного дрожжевого экстракта на дешевый отечественный гидролизат куриного белка не влияет на биосинтез целевых ферментов в процессе культивирования рекомбинантных штаммов. Это означает что замена данного компонента целесообразна.

Культуральные жидкости рекомбинантных штаммов P. verruculosum EX13 и P. verruculosum EX35, полученные на Среде 2, были сепарированы с отделением биомассы гриба и высушены на распылительной сушке. Таким образом, были получены комплексные ферментные препараты (ФП) EX13 и EX35 c удельными ферментативными активностями по ксилану березы - 22500 и 30000 ед./г ФП, и по КМЦ - 19500 и 9000 ед./г ФП соответственно.

Сухие ферментные препараты были упакованы в двойные пластиковые мешки и хранились при температуре +6+3°С.

Пример 3. Водный экстракт из зерен ржи готовили следующим образом.

Зерно ржи очищали от посторонних включений и размалывали на лабораторной мельнице. На сите отбирали фракцию менее 0,5 мм.

Взвешивали 20,0 г размолотых зерен, прибавляли 100 мл натрий-ацетатного буфера (0,1 М, рН 5,0) и проводили экстракцию с использованием микробиологической качалки при температуре 40+1°С и 250 об/мин в течение 3 часов. Центрифугированием отделяли осадок от экстракта, после чего экстракт фильтровали через ткань типа ФП с размером пор около 10 мкм. Полученный нативный экстракт, содержащий водорастворимые белковые ингибиторы, укупоривали и хранили во льду в течение рабочего дня.

Экстракт, свободный от белковых ингибиторов, готовили путем нагревания части нативного экстракта в емкости на водяной бане при температуре 100°С в течение 10 минут с последующей фильтрацией через ткань типа ФП для отделения термоденатурированных белковых ингибиторов. Получали термоинактивированный экстракт, свободный от белковых ингибиторов, который укупоривали и хранили во льду в течение рабочего дня.

Капиллярный вискозиметр Оствальда подготавливали согласно инструкции по эксплуатации. Помещали вискозиметр в водяную баню при температуре 40+0,1°С, перед началом измерений все образцы инкубировали в течение 6-7 минут. Проводили определение времени истечения натрий-ацетатного буфера (0,1 М, рН 5,0), нативного и термоинактивированных экстрактов. Все измерения проводили с точностью до 0,1 с в трех повторностях.

К нативному и термоинактивированому экстракту прибавляли раствор ферментного препарата, содержащий 1 единицу ксиланазной активности, объемом, равным 1% от объема экстракта, и определяли динамику измерения времени истечения через равные промежутки времени на протяжении 25 минут. Время начала реакции отсчитывали от момента добавления к экстракту раствора ФП. Результаты представляли в виде зависимости отношения приведенной вязкости экстракта после добавления раствора ФП к приведенной вязкости исходного экстракта от времени ферментативной обработки.

Вязкость растворов ηi в каждой точке рассчитывали по формуле ηi = К⋅ρ⋅t К – константа вискозиметра, ρ – плотность раствора, t – время истечения раствора. η0, ηбуф – начальная вязкости экстракта и буфера, определенные вискозиметрическим методом. Относительную вязкость экстракта рассчитывали как ηотн = η/ηбуф; удельную вязкость рассчитывали, как ηуд = (η – ηбуф)/ηбуф = ηотн-1, приведенную вязкость рассчитывали как ηпривуд/С, где С – весовая концентрация полимера. ηiуд0удiприв0прив, где η0уд и η0прив – удельная и приведенная вязкости экстракта до добавления раствора ферментного препарата; ηiуд и ηiприв после добавления раствора ферментного препарата в момент времени ферментативной обработки в точке i. Время ферментативной обработки i = время начала измерения времени истечения + ½⋅время истечения в точке i (за исключением начальной точки). Снижение удельной вязкости Δηiуд относительно вязкости экстракта в начальной точке рассчитывали, как (1-ηiуд0уд)⋅100% = (1-ηiприв0прив)⋅100%.

Среднее время эффективной работы внесенных с кормом ферментов в организме курицы составляет около 20-30 минут, после чего происходит их расщепление в желудочно-кишечном тракте. Результаты уменьшения вязкости нативного (светлые столбики на Фиг.2) и термоинактивированного (темные столбики на Фиг 2) экстракта после 25 минут ферментативной обработки представлены на Фиг. 2. В качестве контроля использовался ряд коммерческих ферментных препаратов, широко используемых в качестве кормовых добавок в составе современных рационов кормления с/х животных и птицы. К ним относятся: #2341 – Ronozyme WX (CT), #2343 – Natugrain TS, #2346 – Rovabio XL. Все препараты были дозированы по 1 Ед активности ксиланазы в реакционной смеси. Как видно из Фиг.2 максимальное значение снижения вязкости как термоинактивированного, так и нативного экстракта ржи наблюдалось в случае использования новых ферментных препаратов EX13 и EX35, что говорит о потенциальной эффективной применимости этих препаратов в рационах кормления с/х животных и птицы.

Таблица 1. Удельные активности ферментов (ед./мг) и концентрация белка (мг/мл) в культуральных жидкостях полученных рекомбинантных штаммов по сравнению с контрольным образцом (нетрансформированный штамм, Контроль)

№ штамма СБ, [мг/мл] ЭГII, ед./мг, рН 5,0, 50°С КсилЕ, ед./мг, рН 5,0, 50°С
3 3.6 42.0 20.2
4 7.2 17.1 42.4
9 6.5 33.5 34.4
13 6.3 39.1 40.6
15 5.4 26.3 30,0
18 6.4 28.2 32.1
21 4.2 39.1 32.7
27 6.6 13.4 41.8
28 6.2 12.0 49.0
35 5.9 26.1 60.9
Контроль 6.3 12.4 17.8

Таблица 2. Динамика накопления белка (мг/мл) и биосинтез ксиланазы Е и эндоглюканазы II в культуральных жидкостях рекомбинантных штаммов P. verruculosum EX13 и P. verruculosum EX35 в процессе проведения ферментации в 1-л ферментерах на Средах 1 и 2.

Время ферментации, ч СБ, [мг/мл],
EX13/EX35*
ЭГII, ед./мг
рН 5,0, 50°С
EX13/EX35*
КсилЕ, ед./мг
рН 5,0, 50°С
EX13/EX35*
Среда 1- Стандартная среда
72 4,4/4,2 3,7/1,2 5,3/9,7
96 13,5/12,8 15,4/6,6 16,8/21,4
120 22,1/22,3 26,7/15,3 28,2/39,5
144 32,5/31,1 21,2/12,1 24,2/33,3
Среда 2-Экспериментальная среда
72 3,0/3,6 1,8/0,5 4,7/8,0
96 15,1/14,7 12,3/8,1 12,3/21,5
120 27,4/27,4 26,4/18,0 25,2/37,9
144 30,9/31,5 20,8/13,0 21,8/31,6

*- Первая цифра соответствует параметрам биосинтеза ферментов в штамме P. verruculosum EX13, вторая цифра соответствует параметрам биосинтеза ферментов в штамме P. verruculosum EX35.


ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПРЕССИИ КОМПЛЕКСА ФЕРМЕНТОВ ЭНДОГЛЮКАНАЗ И КСИЛАНАЗ В КЛЕТКАХ ГРИБА PENICILLIUM VERRUCULOSUM И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ЕГО ОСНОВЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ КОРМОПРОИЗВОДСТВА
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПРЕССИИ КОМПЛЕКСА ФЕРМЕНТОВ ЭНДОГЛЮКАНАЗ И КСИЛАНАЗ В КЛЕТКАХ ГРИБА PENICILLIUM VERRUCULOSUM И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ЕГО ОСНОВЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ КОРМОПРОИЗВОДСТВА
Источник поступления информации: Портал edrid.ru

Показаны записи 1-10 из 10.
20.08.2016
№216.015.4f33

Способ получения низкомолекулярного водорастворимого хитина в электронно-пучковой плазме

Изобретение относится к способу получения низкомолекулярного водорастворимого хитина. Способ предусматривает обработку высокомолекулярного порошкообразного хитина с размером частиц 10-100 мкм и средневязкостной массой 1000 кДа. Обработку проводят в электронно-пучковом плазмохимическом реакторе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595162
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.8ef1

Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ очистки сточных вод от аммония и органических веществ в микроаэробных условиях в реакторе последовательно-периодического действия полного перемешивания. Для этого используют биомассу активного ила, содержащую доминирующие бактерии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605325
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.d173

Днк-конструкция, кодирующая модифицированный вариант протективного антигена bacillus anthracis

Настоящее изобретение относится к биохимии, в частности к искусственному гену, позволяющему экспрессировать в клетках бактерий изолированный домен 1 протективного антигена PAG из Bacillus anthracis 55-ВНИИВВиМ. Указанный ген предназначен для введения в хромосому бацилл в составе особой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622085
Дата охранного документа: 09.06.2017
26.08.2017
№217.015.dbe4

Модифицированный ген рас бактерий escherichia coli, кодирующий предшественник фермента с активностью пенициллин g ацилазы, рекомбинантный штамм escherichia coli - продуцент пенициллин g ацилазы и способ микробиологического синтеза этого фермента

Изобретение относится к области биохимии, генетической инженерии и биотехнологии, в частности к модифицированному гену pac бактерии Escherichia coli. Нуклеотидная последовательность указанного гена представлена в SEQ ID NO: 17. Указанный ген кодирует предшественник фермента пенициллин G...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624022
Дата охранного документа: 30.06.2017
19.01.2018
№218.016.035f

Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ и установка для очистки сточных вод от аммония и органического вещества в микроаэробных условиях. Способ очистки включает автотрофную и гетеротрофную денитрификации с помощью свободноплавающего флоккулированного ила и ила,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630238
Дата охранного документа: 06.09.2017
20.01.2018
№218.016.0fb7

Штамм e. coli - продуцент изолированного домена 1 протективного антигена bacillus anthracis в форме вирусоподобных частиц

Изобретение относится к области биотехнологии и касается рекомбинантного штамма E. coli, являющегося продуцентом антигена возбудителя сибирской язвы Bacillus anthracis. Представленный штамм получен на основе протективного антигена Bacillus anthracis путем введения в штамм E. coli BL21 (DE3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633508
Дата охранного документа: 12.10.2017
20.01.2018
№218.016.0fd1

Штамм e.coli - продуцент полноразмерного протективного антигена bacillus anthracis в форме вирусоподобных частиц

Изобретение относится к области биотехнологии и касается рекомбинантного штамма E. coli, являющегося продуцентом антигена возбудителя сибирской язвы Bacillus anthracis. Представленный штамм получен на основе протективного антигена Bacillus anthracis путем введения в штамм E. coli BL21 (DE3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633504
Дата охранного документа: 12.10.2017
04.04.2018
№218.016.343b

Рекомбинантный штамм мицелиального гриба penicillium canescens cl14, продуцирующий компонент целллюлосомы clostridium thermocellum, и способ его культивирования

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен рекомбинантный штамм мицелиального гриба Penicillium canescens СL14 ВКМ F-4706D, продуцирующий бактериальную термофильную целлюлазу Cel5L из Clostridium thermocellum с молекулярной массой 48 кДа. Указанный штамм получают путем трансформации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646132
Дата охранного документа: 01.03.2018
01.08.2019
№219.017.bb48

Штамм гриба penicillium verruculosum ее-105 продуцент комплекса высокоэффективных эндоглюканаз и ферментный препарат на его основе для использования в качестве кормовой добавки в зерновых кормах

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложен рекомбинантный штамм мицелиального гриба Penicillium verruculosum EЕ-105, депонированный во Всероссийской коллекции микроорганизмов под номером ВКМ F-4812D, продуцент эндо1,4-β-глюканазы II Penicillium verruculosum и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696036
Дата охранного документа: 30.07.2019
22.01.2020
№220.017.f7d5

Штамм гриба penicillium verruculosum mx-73 продуцент модифицированной ксиланазы е с повышенной термостабильностью, ферментный препарат на его основе для использования в пищевой и кормовой промышленности и способ его получения

Группа изобретений относится к биотехнологии, а также пищевой промышленности и сельскохозяйственной биотехнологии. Предложены штамм Penicillium verruculosum MX-73 (BKM F-4813D)-продуцент модифицированной эндо-1,4-β-ксиланазы, способ получения ферментного препарата с повышенным содержанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711578
Дата охранного документа: 17.01.2020
Показаны записи 1-10 из 18.
10.07.2014
№216.012.dba4

Способ выращивания дрожжей

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при выращивании дрожжей. Для приготовления питательной среды используют целые зерна злаковых и/или бобовых, которые увлажняют до 15-20%, выдерживают в течение 15-30 мин и подвергают тепловому воздействию в инфракрасном поле в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522006
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.11.2014
№216.013.05a2

Штамм гриба penicillium verruculosum b10 egii продуцент эндо-1.3/1.4-β-глюканазы, целлюлазы, β-глюкозидазы и ксиланазы и способ получения кормового комплексного ферментного препарата

Изобретения касаются штамма гриба Penicillium verruculosum B10 EGII и способа получения кормового комплексного ферментного препарата. Представленный штамм является продуцентом эндо-1,3/1,4-β-глюканазы, целлюлазы, β-глюкозидазы и ксиланазы. Получен на основе штамма Penicillium verruculosum ВКМ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532840
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.05.2015
№216.013.4869

Генетическая фьюжн-конструкция для обеспечения экспрессии мультиферментного комплекса карбогидраз в клетках мицелиального гриба penicillium verruculosum, используемого в качестве хозяина, способ получения рекомбинантного штамма гриба penicillium verruculosum и способ получения ферментного препарата на его основе

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к микробиологической промышленности, и представляет собой способ получения комплексных мультиферментных препаратов с целлобиогидролазной, эндоглюканазной, β-глюкозидазной (целлобиазной) активностями путем культивирования рекомбинантных штаммов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550044
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.02.2016
№216.014.c517

Новый рекомбинантный штамм (варианты) мицелиального гриба penicillium verruculosum и ферментный препарат (варианты), предназначенный для гидролиза плодово-ягодного сырья, и способ его получения

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены рекомбинантные штамм гриба Penicillium verruculosum ВКМ F-4587D и штамм гриба Penicillium verruculosum ВКМ F-4586D, являющиеся продуцентами высокоактивного комплекса целлюлолитических ферментов гриба P. verruculosum и гетерологичных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574206
Дата охранного документа: 10.02.2016
13.01.2017
№217.015.90fe

Способ получения ферментного препарата с эндоинулиназной и сахаразной активностью путем культивирования рекомбинантного штамма мицелиального гриба penicillium canescens sopp inua3

Изобретение относится к микробиологии. Описан способ получения ферментного препарата с эндоинулиназной и сахаразной активностью путем культивирования рекомбинантного штамма мицелиального гриба Penicillium canescens Sopp INUA3. Изобретение повышает сахаразную активность, достаточную для снижения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605635
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.ab7b

Новый рекомбинантный штамм мицелиального гриба penicillium canescens cs15, продуцирующий целлюлазу clostridium thermocellum, и способ его культивирования

Настоящее изобретение относится к области биохимии, биотехнологии и микробиологической промышленности, в частности к рекомбинантному штамму мицелиального гриба CS15 ВКМ F-4679D, секретирующего термостабильную целлюлазу Cel48S из . Изобретение также раскрывает способ культивирования указанного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612158
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.bd1b

Новый рекомбинантный штамм мицелиального гриба penicillium canescens pep3 и получение на его основе комплексного ферментного препарата протеаз эндо- и экзодействия

Изобретение относится к области биотехнологии. Описан ген, кодирующий пенициллопепсин из Penicillium canescens. Описан рекомбинантный штамм Penicillium canescens РЕР 3 ВКМ-F-4662D. Также описан способ получения комплексного ферментного препарата, обладающего активностями пенициллопепсина,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616275
Дата охранного документа: 13.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdb4

Штамм гриба penicillium canescens - продуцент комплексного ферментного препарата, включающего пенициллопепсин, эндо-ксиланазу и β-глюканазу, способ получения ферментного препарата и его применение

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложен штамм мицелиального гриба Penicillium canescens Рер-4 ВКМ F-4677D, являющийся продуцентом комплексного ферментного препарата, включающего пенициллопепсин (кислую протеазу), эндо-ксиланазу и бета-глюканазу. Штамм характеризуется повышенной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616276
Дата охранного документа: 13.04.2017
20.01.2018
№218.016.18b8

Штаммы-продуценты ферментов и способ получения мультиэнзимной композиции протеолитического и гемицеллюлолитического действия, предназначенной для применения в кормопроизводстве

Группа изобретений относится к биотехнологии, а именно к производству ферментных препаратов, которые могут быть использованы в кормовой отрасли. Предложены штаммы мицеллиальных грибов: Penicillium canescens ВКМ F-4643D – продуцент комплексного ферментного препарата, включающего кислую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636040
Дата охранного документа: 17.11.2017
04.04.2018
№218.016.343b

Рекомбинантный штамм мицелиального гриба penicillium canescens cl14, продуцирующий компонент целллюлосомы clostridium thermocellum, и способ его культивирования

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен рекомбинантный штамм мицелиального гриба Penicillium canescens СL14 ВКМ F-4706D, продуцирующий бактериальную термофильную целлюлазу Cel5L из Clostridium thermocellum с молекулярной массой 48 кДа. Указанный штамм получают путем трансформации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646132
Дата охранного документа: 01.03.2018
+ добавить свой РИД