Использование подхода OSMAC (один штамм – много соединений) для поиска перспективных «молекул-лидеров» из морских микроскопических грибов Penicillium thomii

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-73-00190

НазваниеИспользование подхода OSMAC (один штамм – много соединений) для поиска перспективных «молекул-лидеров» из морских микроскопических грибов Penicillium thomii

Руководитель Лещенко Елена Владиславовна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" , Приморский край

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-103 - Синтез, строение и свойства природных и физиологически активных веществ; медицинская химия и прогнозирование различных видов биоактивности

Ключевые слова биологически активные соединения, вторичные метаболиты, морские грибы, противоопухолевая активность, антимикробная активность, OSMAC, ЯМР, ВЭЖХ

Код ГРНТИ31.23.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Онкологические заболевания и бактериальные инфекции являются причиной смерти миллионов человек ежегодно, как в развивающихся, так и в развитых странах. Согласно статистическим данным, рак является второй причиной смерти в мире, ежегодно унося более 9 млн жизней. Несмотря на значительный прогресс в диагностике лечения рака в последние десятилетия, в настоящий момент лечение онкопатологий все еще остается весьма проблематичным, как из-за отсутствия эффективных лекарств, так и из-за наличия у имеющихся препаратов серьезных побочных эффектов. Также одной из главных проблем современной медицины является возникновение антибиотик-устойчивых штаммов патогенных микроорганизмов. Постоянно увеличивающийся объем использования антибиотиков в медицине и сельском хозяйстве приводят к увеличению темпов выработки устойчивости к антимикробным препаратам и появлению штаммов резистентных к широкому спектру антибиотических препаратов. Таким образом, поиск новых антимикробных соединений, в особенности эффективных в отношении резистентных микроорганизмов, и противоопухолевых соединений является чрезвычайно важной и актуальной задачей. Известно, что более 50% лекарственных препаратов созданы на основе соединений, выделенных из природных источников. Одним из подходов к созданию новых лекарственных препаратов, является поиск «молекул-лидеров» среди природных соединений, проявляющих желаемую биологическую активность. Поэтому выделение новых биологически активных природных соединений является важной фундаментальной задачей на пути к поиску «молекул-лидеров» – основы для создания лекарственных препаратов. Известно, что морские микроорганизмы являются источником новых природных соединений с широким спектром биологической активности, применимой в различных отраслях промышленности. Постоянно растущее количество секвенированных микробных геномов выявило несоответствие между количеством генных кластеров потенциально кодирующих производство метаболитов и фактического количества химически охарактеризованных метаболитов, выделенных из данных микроорганизомов. Гомологическая и гетерологичная экспрессия этих биосинтетических генов, которые часто не активны в условиях экспериментального лабораторного культивирования, может привести к открытию «скрытых» природных соединений, представляющих медицинский и биотехнологический интерес. Подход OSMAC (один штамм — много соединений), основанный на модификации условий роста, оказался мощной стратегией для открытия новых потенциально активных природных соединений. В проекте в качестве объектов исследования будут использованы ранее нами изученные грибы-микромицеты Penicillium thomii, выделенные из морских бурых водорослей и морской травы, зарекомендовавшие себя в качестве продуцентов противоопухолевых и противовоспалительных соединений. В рамках первичных химических исследований, проведенных по «классическому» пути в области химии природных соединений, полностью биосинтетический потенциал этих грибов раскрыт не был. Таким образом, данный проект предусматривает выявление скрытых «лидерных» молекул из этих объектов для дальнейшей разработки на их основе новых антибиотиков и противоопухолевых соединений. Для вторичных метаболитов грибов, выделенных в рамках проекта, будут впервые получены данные об их антимикробной активности, а также цитотоксичности в отношении урогенитальных опухолей человека и ряда неопухолевых клеток, что позволит выбрать наиболее перспективные соединения для дальнейшей разработки лекарственных препаратов. Результаты исследований, планируемых в рамках данного проекта, существенно расширят арсенал природных соединений новыми вариантами химических структур. Это позволит охарактеризовать биосинтетические возможности морских микроскопических грибов и целенаправленно использовать их в качестве продуцентов для получения новых вариантов биоактивных соединений. Таким образом, в нашем распоряжении окажется доступный и возобновляемый источник новых природных соединений, обладающих антимикробной и противоопухолевой активностью.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Лещенко Е.В., Боркунов Г.В., Шлык Н.П., Худякова Ю.В., Попов Р.С. Использование подхода OSMAC с целью поиска новых вторичных метаболитов морских микроскопических грибов XX Всероссийская молодежная школа-конференция по актуальным проблемам химии и биологии, 2023, с. 51 (год публикации - 2023)
10.47471/20_2023_09_04_08_0.-

2. Лещенко Е.В. Метаболиты морских грибов, ассоциированных с водорослями и травами, и перспективы их дальнейшего изучения при помощи стратегии OSMAC ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И СТУДЕНТОВ, 2023, с. 111 (год публикации - 2023)
10.24866/7444-5579-8

3. Боркунов Г.В., Чингизова Е.А., Лещенко Е.В. Подбор условий культивирования микроскопического морского гриба Penicillium velutinum KMM 4674 с помощью стратегии OSMAC Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы XIII Международной научной конференции, 2023. 466 с. (год публикации - 2023)

4. Боркунов Г.В., Лещенко Е.В., Бердышев Д.В., Попов Р.С., Чингизова Е.А., Шлык Н.П., Герасименко A.В., Киричук Н.Н., Худякова Ю.В., Чаусова В.Е., Антонов А.С., Калиновский A.И., Чингизов A.Р., Юрченко E.A., Исаева M.П., Юрченко A.Н. New Piperazine Derivatives Helvamides B–C from the Marine-Derived Fungus Penicillium velutinum ZK-14 Uncovered by OSMAC (One Strain Many Compounds) Strategy Natural Products and Bioprospecting (год публикации - 2024)
10.1007/s13659-024-00449-9

5. Лещенко Е.В., Чингизова Е.А., Антонов А.С., Шлык Н.П., Боркунов Г.В., Бердышев Д.В., Чаусова В.Е., Киричук Н.Н., Худякова Ю.В., Чингизов А.Р., Калиновский А.И., Попов Р.С., Ким Н.Ю., Чадова К.А., Юрченко Е.А., Исаева М.П., Юрченко А.Н. New Zosteropenillines and Pallidopenillines from the Seagrass-Derived Fungus Penicillium yezoense KMM 4679 Marine Drugs, Mar. Drugs 2024, 22, 317 https://doi.org/10.3390/md22070317 (год публикации - 2024)
10.3390/md22070317

6. Боркунов Г.B., Попов Р.С., Худякова Ю.В., Лещенко Е.В. БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ МОРСКИХ ГРИБОВ РОДА PENICILLIUM 6-Я РОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО МЕДИЦИНСКОЙ ХИМИИ (год публикации - 2024)

7. Боркунов Г.В., Шлык Н.П., Чингизова Е.А., Лещенко Е.В. Новые зостеропениллины и паллидопениллины из морского микроскопического гриба Penicillium yezoense КММ 4679 Издательство ДВФУ, г. Владивосток (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.24866/7444-5806-5.

8. Соловова М.А., Шлык Н.П., Боркунов Г.В., Лещенко Е. В. Вторичные метаболиты морского микроскопического гриба Penicilium yezoense КММ 4679 культивированного согласно стратегии OSMAC Издательство ДВФУ (год публикации - 2024)
doi.org/10.24866/7444-5806-5

Публикации