Протеолитические ферменты микромицетов рода Aspergillus, гидролизующие фибриллярные белки, для биомедицины и биотехнологических процессов

Фибриллярные белки играют значительную роль в функционировании живых организмов, а в последнее время к ним обращено большое внимание как к мишеням при терапии и диагностике различных заболеваний, субстратам для производства биополимеров, а также промышленно значимым белкам, играющим важную роль при производстве текстильных изделий и продуктов питания. Для реализации развития этих направлений необходимы методы гидролиза и обработки фибриллярных белков, наиболее перспективные из которых – применение протеолитических ферментов. Было изучено 11 ферментных препаратов, полученных при культивировании микромицетов рода Aspergillus с последующими высаливанием и диализом внеклеточных белков и содержащих от 1 до 10 белков, на способность гидролизовать фибриллярные белки: коллаген, кератин, фибрин и эластин. Протеолитические ферменты культур A. alliaceus 7dN1, A. clavatus A16 и A. ustus 1 показали активность, сопоставимую с активностью коммерческого препарата «Террилитин», используемого при раневой терапии, или выше. Ферментный препарат A. fumigatus D1 также проявил высокую фибринолитическую активность.

1. Yeo J., Jung G., Tarakanova A., Martín-Martínez F.J., Qin Z., Cheng Y., Zhang Y.W., Buehler M.J. Multiscale modeling of keratin, collagen, elastin and related human diseases: Perspectives from atomistic to coarse-grained molecular dynamics simulations // Extreme Mech. Lett. 2021. Vol. 20. P. 112–124.

2. Sweeney S.M., Orgel J.P., Fertala A., McAuliffe J.D., Turner K.R., Di Lullo G.A., Barnes A.M., Marini J.C., San Antonio J.D. Candidate cell and matrix interaction domains on the collagen fibril, the predominant protein of vertebrates // J. Biol. Chem. 2008. Vol. 283. N 30. P. 21187–21197.

3. Schweizer J., Bowden P.E., Coulombe P.A., Langbein L., Lane E.B., Magin T.M., Maltais L., Omary M.B., Parry D.A.D., Rogers M.A., Wright M.W. New consensus nomenclature for mammalian keratins // J. Cell Biol. 2006. Vol. 174. N 2. P. 169–174.

4. Libby P., Bonow R.O., Mann D.L., Tomaselli G.F., Bhatt D., Solomon S.D., Braunwald E. Braunwald’s heart disease-e-book: A textbook of cardiovascular medicine. Elsevier, 2021. 2032 pp.

5. Chen N.C., Srinivasan R.C., Shauver M.J., Chung K.C. A systematic review of outcomes of fasciotomy, aponeurotomy, and collagenase treatments for Dupuytren’s contracture // Hand. 2011. Vol. 6. N 3. P. 250–255.

6. Erdeve O., Atasay B., Arsan S. Collagenase application for amputation in a preterm // Pediatr. Dermatol. 2007. Vol. 24. N 2. P. 195–196.

7. Hassan M.A., Abol-Fotouh D., Omer A.M., Tamer T.M., Abbas E. Comprehensive insights into microbial keratinases and their implication in various biotechnological and industrial sectors: A review // Int. J. Biol. Macromol. 2020. Vol. 154. P. 567–583.

8. Kumar J., Singh I., Kushwaha R.K.S. Keratinophilic fungi: Diversity, environmental and biotechnological implications // Progress in Mycology / Eds. T. Satyanarayana, S.K. Deshmukh, and M.V. Deshpande. Singapore: Springer, 2021. P. 419–436.

9. Popova E.A., Kreyer V.G., Komarevtsev S.K., Shabunin S.V., Osmolovskiy A.A. Properties of extracellular proteinase of the micromycete Aspergillus ustus 1 and its high activity during fibrillary-proteins hydrolysis // Appl. Biochem. Microbiol. 2021. Vol. 57. N 2. P. 200–205.

10. Kate S., Pethe A. Study of collagenase production by Penicillium sp. isolated from deteriorated leather sample // J. Adv. Sci. Res. 2022. Vol. 13. N 01. P. 227–234.

11. Cardoso K.B.B., Nascimento M.C., Batista A.C., de Melo Oliveira V., Nascimento T.P., da Silva Batista J.M., Costa R.M.P.B., Pastrana L., Porto A.L.F. Systematic analysis on the obtaining of fibrinolytic fungi enzymes // Res., Soc. Dev. 2022. Vol. 11. N 2: e13611225449.

12. Звонарева Е.С., Осмоловский А.А., Крейер В.Г., Баранова Н.А., Котова И.Б., Егоров Н.С. Продукция протеиназ с плазминоподобной и активирующей прекалликреин активностью микромицетом Aspergillus terreus // Прикл. биохим. микробиол. 2018. Т. 54. № 2. С. 195–200.

13. Попова Е.А., Осмоловский А.А., Крейер В.Г., Котова И.Б., Егоров Н.С. Продукция штаммом Аspergillus ustus протеиназ, высокоактивных в отношении фибриллярных белков // Микол. фитопатол. 2019. Т. 53. № 4. C. 229–235.

14. Osmolovskiy A.A., Schmidt L., Orekhova A.V., Komarevtsev S.K., Kreyer V.G., Shabunin S.V., Egorov N.S. Action of extracellular proteases of Aspergillus flavus and Aspergillus ochraceus micromycetes on plasma hemostasis proteins // Life. 2021. Vol. 11. N 8: 782.

15. Osmolovskiy A.A., Schmidt L., Orekhova A.V., Kreyer V.G., Baranova N.A., Egorov N.S. Effect of proteinase from Aspergillus fumigatus on blood plasma proteins // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2021. Vol. 76. N 2. P. 71–76.

16. Smith P.K., Krohn R.I., Hermanson G.T., Mallia A.K., Gartner F.H., Provenzano M.D., Fujimoto E.K., Goeke N.M., Olson B.J., Klenk D.C. Measurement of protein using bicinchoninic acid // Anal. Biochem. 1985. Vol. 150. N 1. P. 76–85.

17. Фокичев Н.С., Корниенко Е.И., Шаркова Т.С., Крейер В.Г., Осмоловский А.А. Тромболитическая активность и свойства препарата протеиназ, образуемых микромицетом Tolypocladium inflatum k1 // Микол. фитопатол. 2021. Т. 55. № 6. С. 449–456.

18. Kothary M.H., Chase T. Jr., Macmillan J.D. Correlation of elastase production by some strains of Aspergillus fumigatus with ability to cause pulmonary invasive aspergillosis in mice // Infect. Immun. 1984. Vol. 43. N 1. P. 320–325.

19. Tamura Y., Suzuki S., Sawada T. Role of elastase as a virulence factor in experimental Pseudomonas aeruginosa infection in mice // Microb. Pathog. 1992. Vol. 12. N 3. P. 237–244.

20. Khosravi A.R., Mahdavi Omran S., Shokri H., Lotfi A., Moosavi Z. Importance of elastase production in development of invasive aspergillosis // J. Mycol. Med. 2012. Vol. 22. N 2. P. 167–172.