полисахаридные фракции AS, RSZ, AG, AGS, LE, соответственно, содержащие пектиновые полисахариды и белки. Выход фракций составляет 0,08-0,9% от массы сырого растительного материала.
Установлено, что полученные из различных овощей фракции отличаются содержанием углеводной и белковой составляющей. Содержание белка, определенное по методу Бредфорда, во фракции AS составляет 30,4%, RSZ – 10,9%, AG – 4,2%, LE – 6,8%, AGS – 12,5%. Показано, что главным компонентом углеводной цепи всех полисахаридных фракций являются остатки галактуроновой кислоты, содержание которых во фракции AS составляет 13%, RSZ – 63%, AG – 85%, LE – 77%, AGS – 21%. Часть остатков галактуроновой кислоты метилэтерифицированы: пектины, входящие в состав фракций AS, RSZ, AG, AGS, имеют высокую (СМ~50-70%), LE – низкую (СМ 12%) степень метилэтерифицирования. Кроме того, в состав углеводной цепи полисахаридных фракций входят остатки таких нейтральных моносахаридов, как рамноза, арабиноза, галактоза. Суммарное содержание остатков нейтральных моносахаридов во фракции AS составляет 9,4%, RSZ – 11,5%, AG – 12,2%, LE – 8,2%, AGS – 12,2%.
Методом ВЭЖХ показано, что все полученные полисахаридные фракции имеют полидисперсный характер: степень дисперсности составляет 5-13, среднечисловая молекулярная масса – 25-190 кДа, средневесовая молекулярная масса – 250-910 кДа. (акад. Оводов Ю.С., к.х.н. Оводова Р.Г., к.х.н. Головченко В.В., к.х.н. Патова О.А., м.н.с. Витязев Ф.В., ст. лаб. Михалева Н.Я.) (46 – Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов).
Раздел темы: «Биотехнология пектин-белковых комплексов».
Из каллусной культуры смолевки обыкновенной, выращенной на среде с различными концентрациями пектиназы и b-галактозидазы, выделены пектин-белковые комплексы (SVC). Показано, что значения выхода SVC (4,5-5,5%) и продуктивности (0,30-0,36 г/л) на 1 л питательной среды были близки при нулевой концентрации пектиназы (контроль) и при концентрациях 10–5 и 10–2 мг/мл. При концентрациях фермента 1-5 мг/мл наблюдали достоверное увеличение выхода SVC (6,7-8,4%) по сравнению с контролем (5,5%). Тем не менее, было отмечено снижение продуктивности на 1 л среды в 5-8 раз, что связано с уменьшением продуктивности культуры по биомассе. Процентное содержание и продуктивность SVC увеличиваются в два раза на среде с добавлением β-галактозидазы в концентрации 10–5 мг/мл. При концентрациях β-галактозидазы 1-5 мг/мл наблюдается увеличение выхода SVC (5,6-9,1%) по сравнению с контролем (3,5%), тогда как продуктивность на 1 л среды снижается в 4-6 раз.
Из каллусной культуры ряски малой, выращенной на среде, содержащей пектиназу или β-галактозидазу в различной концентрации, выделены пектин-белковые комплексы (LMC). Показано, что выход LMC (1,0-1,3%) и продуктивность на 1 л питательной среды (0,13-0,15 г/л) не изменяются при концентрациях пектиназы 10–3 и 10–2 мг/мл по сравнению с контролем (отсутствие фермента), тогда как увеличиваются в 1,9 и 1,7 раза, соответственно, на среде с добавлением 10–1 мг/мл пектиназы. При концентрациях β-галактозидазы 10–3-10–1 мг/мл увеличивается выход LMC в 2-5 раз по сравнению с контролем, а также растет продуктивность на 1 л питательной среды в 2-4 раза. При концентрации фермента 1 мг/мл продуктивность на 1 л среды снижается в 2,7 раза, что связано с уменьшением продуктивности культуры по биомассе (акад. Оводов Ю.С., к.б.н. Гюнтер Е.А., м.н.с. Попейко О.В.) (46 – Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов).
Методом последовательной экстракции водой при температуре 20°С и 50°С, водным раствором щелочи (0,5%, 2%, 10% NaOH) при температуре 20°С из мицелия гриба Aspergillus niger ВКМ F-1119, предварительно выращенного в течение 5 сут. в жидкой питательной среде Чапека с 2%-ной глюкозой в качестве источника углерода, получено пять полисахарид-белковых фракций AN-1 – AN-5 соответственно. Выход фракций AN-1, AN-5 составляет 0,1%, AN-2, AN-3, AN-4 – 0,2 % от навески сухого сырья.
Установлено, что полученные из мицелия гриба Aspergillus niger фракции отличаются содержанием углеводной и белковой составляющей. Содержание белка, определенное по методу Лоури, во фракции AN-1 составляет 11,6%, AN-2 – 22,8 %, AN-3 – 15,2%, AN-4 – 7,9%, AN-5 – 6,4%. Главными компонентами углеводной цепи всех фракций являются остатки нейтральных моносахаридов: фракций AN-1 и AN-2 – остатки глюкозы (29,8% и 8,7% соответственно), маннозы (7,3% и 11,2% соответственно) и галактозы (6,8% и 6,3% соответственно); фракции AN-3 – остатки ксилозы (17,1%), арабинозы (14,0%) и глюкозы (7,9%); фракции AN-4 – остатки глюкозы (11,8%) и галактозы (6,3%); фракции AN-5 – остатки маннозы (10,6%), глюкозы (8,0%), ксилозы (6,0%) и галактозы (5,6%). Содержание остатков уроновых кислот во всех фракциях не превышает 6% (к.б.н. Шубаков А.А., м.н.с. Михайлова Е.А., акад. Оводов Ю.С.) (46 – Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов, 51 – Биотехнология).
Раздел темы: «Физиологическая активность пектин-белковых комплексов».
Установлено, что способность пектин-белковых комплексов связывать лептин и эстрогены увеличивается с уменьшением содержания в них белка. Пектин-белковые комплексы капусты, лука и томатов, содержащие 21, 25 и 13% белка, связывают 32, 25 и 20% лептина соответственно. Связывающая способность достигает 40, 35 и 25%, если экстракцию растительного сырья проводить в присутствии пепсина, а содержание белка в полученных гетерополимерах составляет 4, 9 и 7% соответственно. Пектин-белковые комплексы моркови, редьки, сельдерея и чеснока, имеющие низкое содержание белка (5-15%), связывают 15-25% лептина, тогда как пектин-белковые комплексы данных овощей с высоким содержанием белка (15-40%) не обладают способностью связывать лептин. Установлено, что 1 мг пектин-белковых комплексов капусты с содержанием белка 21 и 4% адсорбирует 52 и 65 нг эстрогенов соответственно. Полученные данные указывают на то, что белковый компонент препятствует взаимодействию пектиновых полисахаридных цепей с гормонами, секретируемыми в желудок и в двенадцатиперстную кишку (к.б.н. Борисенков М.Ф., к.б.н. Попов С.В., н.с. Попова Г.Ю.).
Обнаружено, что при снижении содержания белка в пектин-белковых комплексах, выделенных из капусты белокочанной и лука репчатого, ингибирование активности панкреатической α-амилазы человека in vitro увеличивается от 17-18% до 42-43% при действующей концентрации пектиновых веществ 1,5%. Пектиновые вещества, выделенные из перца сладкого и моркови посевной, снижают амилазную активность на 20-25% и 11-13% соответственно, независимо от содержания белка в пектин-белковых комплексах. Пектин-белковые комплексы капусты и лука в концентрации 1 мг/мл снижают активность ксантиноксидазы на 24 % и 51% соответственно. Обработка исходного растительного сырья пепсином, которая приводит к снижению содержания белка в гетерополимерах, не вызывает существенного изменения их ингибирующей способности. Показано, что ингибирование ксантиноксидазы пектин-белковыми комплексами происходит по смешанному типу и частично обусловлено примесью фенольных соединений (к.б.н. Попов С.В., ст.н.с. Ефимцева Э.А., н.с. Челпанова Т.И., м.н.с. Смирнов В.В.).
Обнаружено, что пектин-белковые комплексы ингибируют протеолиз овальбумина in vitro. Овальбумин, имеющий молекулярную массу 45 кДа, частично расщепляется в искусственной гастральной среде (рН 1,8, пепсин 0,25 г/л) с образованием фрагментов с молекулярной массой 10, 18 и 22 кДа. При протеолизе овальбумина в присутствии пектин-белковых комплексов перца, редьки и лука пептидные фрагменты с молекулярной массой 10 и 18 кДа не образуются. Пектин-белковый комплекс лука, кроме того, ингибирует образование фрагмента с молекулярной массой 22 кДа, что указывает на зависимость эффекта от строения пектин-белкового комплекса. Показано, что пектин-белковые комплексы снижают активность пепсина на 50-60% и связывают около 40% белка при совместной инкубации. Окислительная модификация овальбумина не влияет на его связывание пектин-белковыми комплексами. Полученные данные выявляют механизм ингибирующего действия пектин-белковых комплексов на проникновение пищевых антигенов в кровь (к.б.н. Попов С.В., к.б.н. Марков П.А., к.б.н. Храмова Д.С.).
Определено влияние пектинов на воспалительную реакцию у людей при физической нагрузке. Установлено, что у добровольцев, принимающих пищевую добавку на основе свекловичного и яблочного пектина, концентрация фактора некроза опухолей в крови увеличивается на 85%. В результате приема пектиновой добавки миграция нейтрофилов и их количество в ротовой полости у добровольцев после физической нагрузки снижаются на 37 и 77%, соответственно. (к.б.н. Попов С.В., м.н.с. Никитина И.Р., ст.лаб. Падерин Н.М.).
Для изучения мембранотропного действия кислого арабиногалактана LMC-AG из каллусной культуры ряски малой Lemna minor L. использован метод фиксации потенциала на изолированных нейронах моллюска Lymnaea stagnalis. Впервые установлено, что растительный полисахарид LMC-AG в диапазоне концентраций от 0,1 до 100 мкг/мл при внеклеточном приложении активирует выходящие калиевые ионные токи (слабо дозозависимо и обратимо увеличивает их амплитуду до 10-12 % по сравнению с контролем). Сдвига вольт-амперных характеристик калиевых каналов не происходит. Неспецифические токи утечки мембраны при действии изученного полисахарида изменяются двухфазно: в первые 1-2 мин – незначительно увеличиваются, а при дальнейшем действии – снижаются, что указывает на увеличение стабильности мембраны нервной клетки. Эксперименты выполнены совместно с д.б.н. Вислобоковым А.И. (Институт фармакологии, г. Санкт-Петербург) (д.б.н. Прошева В.И.). (46 – Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов, 48 – Молекулярные механизмы клеточной дифференцировки, иммунитета и онкогенеза, 51 – Биотехнология).
3.1.3. Тема: «Физиолого-биохимические особенности формирования тканевой гипоксии у человека на европейском Севере». № ГР 01201050888 (2010-2013 гг.) Научный руководитель д.м.н. Бойко Е.Р.