Новые штаммы микроводоросли Bracteacoccus minor могут стать перспективным источником природных антиоксидантов, в том числе витаминов Е и А, а также ферментов антиоксидантной защиты для пищевой и фармацевтической промышленности. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ) со ссылкой на результаты исследования ученых Мелитопольского государственного университета и Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН. Результаты работы опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
«Современное общество все острее ощущает проблему дефицита биологически активных соединений природного происхождения, которые будут основой продуктов питания, кормов, фармакологических и косметических препаратов нового поколения. Источником таких соединений, как свидетельствуют многочисленные исследования, могут быть микроводоросли. Исследованные зеленые микроводоросли показали высокий биотехнологический потенциал. Они могут служить ценным ресурсом для получения витамина Е и А, а также антиоксидантных ферментов», — рассказала руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, доктор биологических наук, профессор Мелитопольского государственного университета Ирина Мальцева, чьи слова приводит фонд. По данным исследователей, микроводоросли Bracteacoccus minor широко распространены в разных климатических условиях — от лесов и пустынь до высокогорий и заснеженных районов. Постоянное воздействие неблагоприятных факторов среды предполагает наличие у этого вида эффективных систем защиты от окислительного стресса, что и стало основанием для выбора объекта исследования. Ученые выделили два штамма: MZ-Ch31 — из почвы соснового леса Воронежской области и MZ-Ch39 — из почвы лиственных посадок в Мелитополе, после чего в течение трех недель культивировали их и анализировали биохимический состав.
Сравнительный анализ показал, что оба штамма накапливают соединения с выраженными антиоксидантными свойствами — каротиноиды, витамины А и Е, а также полиненасыщенные жирные кислоты. При этом штамм MZ-Ch39 содержал почти в 17 раз больше витамина А, тогда как штамм MZ-Ch31 накапливал в 4,6 раза больше витамина Е и в 3,2 раза больше каротиноидов. Биомасса обоих штаммов оказалась богата омега-6 и омега-3 жирными кислотами. По данным авторов, концентрация α-токоферола в клетках MZ-Ch31 на 73% превысила показатель ранее описанного высокопродуктивного штамма, что делает его перспективным объектом для массового биотехнологического производства витамина Е.
Помимо низкомолекулярных антиоксидантов, ученые оценили работу ферментативной системы защиты. Для этого они измеряли содержание продуктов перекисного окисления липидов и активность ключевых антиоксидантных ферментов. Концентрация вторичных продуктов распада липидов в клетках штамма MZ-Ch39 оказалась в 2,1 раза ниже, чем у MZ-Ch31, что, по мнению авторов, связано с более высокой активностью каталазы и глутатионпероксидазы. Это указывает на формирование у MZ-Ch39 более эффективной ферментативной антиоксидантной системы, способной предотвращать разрушение мембран.
Таким образом, исследователи пришли к выводу, что оба штамма реализуют антиоксидантную защиту по-разному. У MZ-Ch31 она преимущественно основана на накоплении низкомолекулярных антиоксидантов — α-токоферола и каротиноидов, тогда как у MZ-Ch39 ведущую роль играют ферменты, разрушающие токсичные для мембран продукты окисления. Авторы связывают это с адаптацией штаммов к специфическим условиям среды их естественных местообитаний.
Потенциально штамм MZ-Ch31 может использоваться как биотехнологический источник витамина Е и сопутствующих липидных антиоксидантов, а культуры штамма MZ-Ch39 — как «биоинкубатор» ферментов антиоксидантной защиты. В перспективе, отмечают ученые, такие микроводоросли могут стать основой для создания новых пищевых ингредиентов, кормовых добавок и фармацевтических субстанций природного происхождения.
«В дальнейшем мы планируем расширить наши исследования, изучить способность других видов микроводорослей производить антиоксидантные соединения, особенно видов, которые живут в экстремальных местообитаниях и, очевидно, обладают высокоэффективными системами защиты клеток от неблагоприятных воздействий», — добавила Мальцева.
