Среда для культивирования рекомбинантного штамма Bacillus subtilis с модифицированным геном глутамилэндопептидазы Bacillus intermedius

Естественные науки

Данилова Ю.В., Балабан Н.П., Шамсутдинов Т.Р., Марданова Т.Р., Шарипова М.Р. Среда для культивирования рекомбинантного штамма Bacillus subtilis с модифицированным геном глутамилэндопептидазы Bacillus intermedius // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2011. - Т. 153, кн. 2. - С. 51-62.

УДК 579.852.11

СРЕДА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РЕКОМБИНАНТНОГО ШТАММА Bacillus subtilis С МОДИФИЦИРОВАННЫМ ГЕНОМ ГЛУТАМИЛЭНДОПЕПТИДАЗЫ Bacillus intermedius

Ю.В. Данилова, Н.П. Балабан, Т.Р. Шамсутдинов, А.М. Марданова, М.Р. Шарипова

Аннотация

Известно, что на биосинтез протеиназ оказывают влияние условия культивирования продуцента. Показано, что на среде с рН 7.7 продукция фермента в 5 раз выше, чем на среде с рН 8.5, традиционно используемой для биосинтеза многих гидролитических ферментов, в том числе и протеиназ, у исходного штамма B. intermedius 3-19 и реком-бинантных штаммов B. subtilis AJ73. Максимальная продуктивность исследуемого ре-комбинантного штамма в отношении синтеза глутамилэндопептидазы наблюдается при соотношении объема среды к объему колбы 1:4.

Ключевые слова: B. subtilis, B. intermedius, рекомбинантный штамм, биосинтез, глутамилэндопептидаза.

Summary

Yu.V. Danilova, N.P. Balaban, T.R. Shamsutdinov, A.M. Mardanova, M.R. Sharipova. Cultivation Milieu for Recombinant Strain Bacillus subtilis with Modified Gene of Glutamyl Endopeptidase of Bacillus intermedius.

It is known that proteinase biosynthesis is influenced by the conditions of a producer's cultivation. We show that enzyme production is 5 times higher on the medium with рН 7.7 than on the medium with рН 8.5 traditionally used for biosynthesis of many hydrolytic enzymes, including proteinases of initial strain of B. intermedius 3-19 and recombinant strains of B. subtilis AJ73. Maximum efficiency of recombinant strain in terms of the synthesis of glutamyl endopeptidase is observed with a medium volume to flask volume ratio of 1 : 4.

Key words: B. subtilis, B. intermedius, recombinant strain, biosynthesis, glutamyl endopeptidase.

Литература

1. Drapeau G.R., Bioly Y., Houmard J. Purification and properties of an extracellular protease of Staphylococcus aureus // J. Biol. Chem. - 1972. - V. 247, No 20. - Р. 6720-6726.

2. Руденская Г.Н. Глутамилэндопептидазы микроорганизмов - новое подсемейство химотрипсиновых протеиназ // Биорган. химия. - 1998. - Т. 24, № 4. - С. 256-261.

3. Leshchinskaya I.B., Shakirov E.V., Itskovich E.L., Balaban N.P., Mardanova A.M., Sharipova M.R., Viryasov M.B., Rudenskaya G.N., Stepanov V.M. Glutamyl endopeptidase of Bacillus intermedius, strain 3-19 // FEBS Lett. - 1997. - V. 404, No 2. - P. 241-244.

4. Балабан Н.П., Марданова А.М., Шарипова М.Р., Габдрахманова Л.А., Соколова Е.А., Гарусов А.В., Мильготина Е.И., Руденская Г.Н., Лещинская И.Б. Получение и характеристика глутамилэндопептидазы 2 Bacillus intermedius 3-19 // Биохимия. - 2003. -Т. 68, № 11. - С. 1514-1521.

5. Габдрахманова Л.А., Шакиров Е.В., Балабан Н.П., Шарипова М.Р., Руденская Г.Н., Костров С.В., Акимкина Т.В., Лещинская И.Б. Среда для биосинтеза глутамилэндопептидазы Bacillus intermedius рекомбинантным штаммом Bacillus subtilis // Микробиол. - 2000. - Т. 69, № 5. - С. 653-659.

6. Шакиров Е.В., Габдрахманова Л.А., Балабан Н.П., Шарипова М.Р., Руденская Г.Н., Лещинская И.Б. Влияние компонентов питательной среды на накопление глутамилэндопептидазы в культуральной жидкости Bacillus intermedius 3-19 // Микробиол. -2000. - Т. 69, № 1. - С. 29-33.

7. Балабан Н.П., Шарипова М.Р., Габрахманова Л.А., Марданова А.М., Токмакова Ю.С., Соколова Е.А., Руденская Г.Н., Лещинская И.Б. Синтез и секреция протеиназ Bacillus intermedius 3-19 на поздних стадиях спорообразования // Микробиол. - 2003. -Т. 72, № 3. - С. 338-342.

8. Balaban N.P., Gabdrahkmanova L.A., Sharipova M.R., Sokolova E.A., Malikova L.A., Leshchinskaya I.B. Selection of cultivation medium for production of late phase serine proteinases from Bacillus intermedius // J. Basic Microbiol. - 2004. - V. 44, No 6. -P. 415-423.

9. Rebrikov D.V., Akimkina T.V., Shevelev A.V., DemiduykI.V., Bushueva A.M., Kostrov S.V., Chestukhina G.G., Stepanov V.M. Bacillus intermedius glutamyl endopeptidase. Molecular cloning and nucleotide sequence of the structural gene // // J. Prot. Chem. - 1999. - V. 18, No 1. - P. 21-27.

10. Meijers R., Blagova E.V., Levdikov V.M., Rudenskaya G.N., Chestukhina G.G., Akimkina T.V., Kostrov S.V., Lamzin V.S., Kusanova I.P. The crystal structure of glutamylen-dopeptidase from Bacillus intermedius reveals a structural link charge compensation // Biochemistry. - 2004. - V. 43, No 10. - P. 2784-2791.

11. Шарипова M..Р., Балабан Н.П., Габдрахманова Л.А., Шилова М.А., Кадырова Ю.М., Руденская Г.Н., Лещинская И.Б. Гидролитические ферменты и спорообразование у Bacillus intermedius // Микробиол. - 2002. - Т. 71, № 4. - С. 494-499.

12. Gabdrakhmanova L.A., Balaban N.P., Sharipova M.R., Kostrov S.V., Akimkina T.V., Rudenskaya G.N., Leshchinskaya I.B. Optimization of Bacillus intermedius glutamyl endopeptidase production by recombinant strain of Bacillus subtilis and localization of glutamyl endopeptidase in Bacillus subtilis cells // Enzyme Microbial Technol. - 2002. -V. 31, No 3. - P. 256-263.

13. Частухина И.Б., Шарипова М.Р., Габдрахманова Л.А., Балабан Н.П., Сафина Д.Р., Костров С.В., Руденская Г.Н., Лещинсккя И.Б. Регуляция биосинтеза внеклеточной глутамилэндопептидазы Bacillus intermedius в рекомбинантном штамме Bacillus subtilis на стадии спорообразования // Микробиол. - 2004. - Т. 73, № 3 - С. 335-342.

14. Частухина И.Б., ШариповаМ.Р., Габдрахманова Л.А., Балабан Н.П., Костров С.В., Руденская Г.Н., Лещинсккя И.Б. Особенности биосинтеза глутамилэндопептидазы Bacillus intermedius рекомбинантными клетками Bacillus subtilis в стационарной фазе роста // Микробиол. - 2005. - Т. 74, № 1. - С. 39-47.

15. Anagnostopoulos C., Spizizen J. Requirements for transformation in Bacillus subtilis // J. Bacteriol. -1961. - V. 81, No 5. - P. 741-746.

16. Мосолова О.В., Руденская Г.Н., Степанов В.М., Ходова О.М., Цаплина И.А. Glu, Asp-специфичная протеиназа актиномицетов // Биохимия. - 1987. - Т. 52, № 3. - С. 414422.

17. Егоров С.Н. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. - 221 с.

18. Шлегель Г. Общая микробиология. - М.: Мир, 1987. - 366 с.

19. Краснов С.В., Знаменская Л.В. Комплекс программ BIOPT для оптимизации в биологических исследованиях // Биол. науки. - 1992. - № 2. - С. 15-18.

20. Coleman G., Brown S., Stormonth D.A., A model for the regulation of bacterial extracellular enzyme and toxin biosynthesis // J. Theor. Biol. - 1975. - V. 52, No 1. - P. 143-148.

21. Маликова Л.А., Балабан Н.П., Габдрахманова Л.А., Марданова А.М., Шарипова М.Р., Питательная среда для эффективной продукции глутамилэндопептидаз, секрети-руемых в стационарной фазе роста Bacillus amilolqyefaciens H2 // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2007. - Т. 149, кн. 1. - С. 102-112.

22. Gabdrakhmanova L.A., Shakirov E.V., Balaban N.P., Sharipova M.R., Rudenskaya G.N., Leshchinskaya I.B., Biosynthesis and localization of glutamylendopeptidase of Bacillus intermedius 3-19 // Microbios. - 1999. - V. 100, No 396. - P. 97-108.

Поступила в редакцию 07.02.11

Данилова Юлия Васильевна - студент кафедры микробиологии Казанского (Приволжского) федерального университета.

E-mail: Danilova146@mail.ru

Балабан Нелли Павловна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры микробиологии Казанского (Приволжского) федерального университета.

E-mail: NellyBalaban@ksu.ru

Шамсутдинов Талгат Рахимзянович - кандидат биологических наук кафедры микробиологии Казанского (Приволжского) федерального университета.

E-mail: Talgat_saby@mail.ru

Марданова Айслу Миркасымовна - кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии Казанского (Приволжского) федерального университета.

E-mail: Ayslu.Mardanova@ksu.ru

Шарипова Маргарита Рашидовна - доктор биологических наук, профессор кафедры микробиологии Казанского (Приволжского) федерального университета.

E-mail: Margarita.Sharipova@ksu.ru