МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ ЛЕСА

Тишков В.И.1,2,3

1ООО «Инновации и высокие технологии МГУ», г. Москва,
2Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова,
3Институт биохимии им. А. Н. Баха РАН, г. Москва, Россия.

E-mail: vitishkov@gmail.com.

Растения издревле играли очень важную роль в жизни человека и служили ему в самом разнообразном качестве. Основное внимание уделялось растениям как источнику пищи, строительного материала (здания, корабли, посуда и т. д.), источника тепла, а также для получения целебных препаратов. Большое развитие за последние 1,5 века получила целлюлозно-бумажная промышленность. Развитие методов молекулярной биологии и их применение к исследованию растений позволило перейти на качественно новый уровень их использования. Наиболее ярким примером служит создание ген-модифицированных растений, обладающих повышенной устойчивостью к воздействию вредных факторов (насекомые, погода и т. д.). В данном докладе будет рассмотрено биотехнологическое использование растений в двух аспектах:

1. Растения как источники ферментов для биотехнологии и фармацевтической промышленности. В качестве примера можно привести NAD+зависимую формиатдегидрогеназу (ФДГ, КФ 1.2.1.1). Подробно об этом ферменте будет отдельный доклад. Здесь же только отметим, что растительные ФДГ являются универсальным ферментом стресса и отвечают за обеспечение клетки восстановленным коферментом NAD+, который далее используется для получения АТР. Необходимость эффективно работать при низких концентрациях субстрата формиата и кофермента NAD+ привела к тому, что растительные ФДГ имеют самые низкие значения констант Михаэлиса по обоим субстратам по сравнению с аналогичными ферментами из бактерий, дрожжей и микроскопических грибов. На основе растительных ФДГ могут быть созданы биокатализаторы регенерации NADH в процессах синтеза хиральных соединений. Такая работа ведется в нашей лаборатории в настоящее время в рамках госконтракта 16.512.11.2148. Нами клонированы гены двух растительных формиатдегидрогеназ и осуществлена их высокоэффективная экспрессия в клетках E.coli в активной и растворимой форме (более 30% от всех растворимых белков клетки).

2. Растения как инструменты для получения нового поколения вакцин и сывороток. Исследования в этой области в последнее десятилетие ведутся очень активно как за рубежом, так и в нашей стране. Были разработаны специальные конструкции для получения вирусных белков. Например, в случае вируса гриппа, который характеризуется большой вариабельностью, для создания вакцины широкого спектра действия в состав конструкции входят гены разных модификаций нейрамидазы и гемагглютинина, комбинация которых в геноме вируса и определяет его тип. Экспрессия вакцин в растениях позволяет резко сократить затраты на их получение. Исключительно низкая антигенность белков растений позволяет использовать вакцины более низкой степени чистоты по сравнению с вакцинами получаемыми иммунизацией животных или экспрессией в бактериях, дрожжах или клетках насекомых или млекопитающих. Предложены варианты вакцин, которые будут вводиться перорально, что резко снижает вероятность внесения других вирусных или бактериальных инфекций.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (государственный контракт 16.512.11.2148).