catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-127Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ «ФЪЮЖН» ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ БИОКАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ РЕКОМБИНАНТНЫХ ШТАММОВ ГРИБА PENICILLIUM VERRUCULOSUM ДЛЯ КОНВЕРСИИ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕЙ БИОМАССЫApplication of technology «fusion» to create a highly efficient biocatalysts based on recombinant strains of the fungus Penicillium verruculosum for the conversion of cellulose biomassПроскуринаО. В.ProskurinaO. V.

аспирант химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: (495) 939-59-66

olgavproskurina@gmail.comКоротковаО. Г.KorotkovaO. G.

науч. сотрудник Института биохимии им. А.Н. Баха РАН. Тел.: (495) 954-27-32

littletempo@yandex.ruРожковаА. М.RozhkovaA. M.

канд. хим. наук, науч. сотрудник того же института. Тел. тот же

amrojkova@yahoo.comМатысВ. Ю.MatysV. Yu.

мл. науч. сотрудник Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина

sorve@rambler.ruКошелевА. В.KoshelevA. V.

науч. сотрудник того же института

koshelyan@rambler.ruОкуневО. Н.OkunevO. N.

канд. биологич. наук, зав. сектором того же института

oleg_nokunev@rambler.ruНемашкаловВ. А.NemashkalovV. A.

мл. науч. сотрудник того же института

vitalianik@rambler.ruСиницынаО. А.SinitsynaO. A.

канд. хим. наук, науч. сотрудник химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: (495) 939-59-66

oasinitsyna@gmail.comСиницынА. П.SinitsynA. P.

д-р хим. наук, зав. лабораторией того же университета. Тел. тот же.

apsinitsyn@gmail.comМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, г. МоскваRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, г. ПущиноRussian FederationМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, г. МоскваRussian Federation201326112014056573Copyright © LLC "KALVIS", 20142014LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/127

Гидролиз целлюлозосодержащей биомассы под действием биокатализаторов (ферментных препаратов, ФП) – один из самых перспективных и экологически чистых методов получения ряда полезных продуктов. В данной работе использован принципиально новый подход к созданию рекомбинантных ФП с заданными свойствами, заключающийся в применении фъюжн-конструкции для клонирования генов целевых ферментов. На основе штамма гриба Penicillium verruculosum при использовании фъюжн-конструкции создан ряд ФП с различными свойствами, представляющими интерес, в первую очередь, как добавки для увеличения гидролитической способности базового целлюлолитического комплекса P.verruculosum. Совместное использование новых ФП и базового ФП P.verruculosum позволило увеличить его биокаталитическую (гидролитическую) эффективность по отношению к растительному целлюлозосодержащему сырью. При добавлении 20 % нового ФП к базовому без изменения суммарной дозировки ФП в реакционной смеси рост эффективности гидролиза целлюлозосодержащих субстратов (измельченной осиновой древесины и измельченной обессмоленной сосновой древесины) составляет до 70 %.

Hydrolysis of cellulose biomass under the action of biocatalysts (enzyme preparations) is one of the most advanced and environmentally friendly methods of obtaining a number of useful products. In this paper, a new approach is used to create a recombinant enzyme preparations with the desired properties by using fusion-constructs for gene cloning of target enzymes. A number of enzyme preparations is based on the strain of the fungus Penicillium verruculosum using fusionconstruct. The properties of these enzyme preparations are interest primarily as an additive to increase the capacity of the base hydrolytic cellulolytic complex P.verruculosum. Sharing new enzyme preparations and basic P.verruculosum allowed to increase its biocatalytic (hydrolytic) efficiency for the vegetable cellulose feed materials. By adding 20 % of the new enzyme preparation to the base without altering the total dosage of enzyme preparations in a reaction mixture the increasing of efficiency of hydrolysis of cellulose substrates (ground aspen wood and shredded pine wood deresined ) up to 70 %.

Penicillium verruculosumфьюжн-конструкцияферментный препаратцеллюлазный комплексбиокатализаторбиоконверсия целлюлозыPenicillium verruculosumfusion-constructenzymecellulase complexbiocatalystbioconversion of celluloseReferencesЛевин А.Б. Биоэнергетика — важнейшее средство повышения энергоэффективности лесного комплекса России // Лесной Вестник. 2012. Т. 8 (91). С. 160.Левин А.Б. Биоэнергетика — важнейшее средство повышения энергоэффективности лесного комплекса России // Лесной Вестник. 2012. Т. 8 (91). С. 160.Jorgensen H., Kristensen J.B., Felby C. Enzymatic conversion of lignocellulose into fermentable sugars: challenges and opportunities // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2007. Vol. 1. P. 119.Jorgensen H., Kristensen J.B., Felby C. Enzymatic conversion of lignocellulose into fermentable sugars: challenges and opportunities // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2007. Vol. 1. P. 119.Sims R.E.H. Mabee W., Saddler J.N., Taylor M. An overview of second generation biofuel technologies // Bioresource Technology. 2010. Vol. 101. P. 1570.Sims R.E.H. Mabee W., Saddler J.N., Taylor M. An overview of second generation biofuel technologies // Bioresource Technology. 2010. Vol. 101. P. 1570.Gincy M.M., Rajeev K.S., Reeta R.S., Ashok P. Progress in research on fungal cellulases for lignocellulose degradation // Journal of Scientific & Industrial Research. 2008. Vol. 67. P. 898.Gincy M.M., Rajeev K.S., Reeta R.S., Ashok P. Progress in research on fungal cellulases for lignocellulose degradation // Journal of Scientific & Industrial Research. 2008. Vol. 67. P. 898.Короткова О.Г., Семенова М.В., Морозова В.В., Соколова Л.М., Бубнова Т.М., Окунев О.Н., Синицын А.П. Выделение и свойства грибных β-глюкозидаз // Биохимия. 2009. T. 75. № 5. C. 681.Короткова О.Г., Семенова М.В., Морозова В.В., Соколова Л.М., Бубнова Т.М., Окунев О.Н., Синицын А.П. Выделение и свойства грибных β-глюкозидаз // Биохимия. 2009. T. 75. № 5. C. 681.Merino S.T., Cherry J. Progress and challenges in enzyme development for biomass utilization // Advances in Biochemical Engineering// Biotechnology. 2007. Vol. 108. P. 95.Merino S.T., Cherry J. Progress and challenges in enzyme development for biomass utilization // Advances in Biochemical Engineering// Biotechnology. 2007. Vol. 108. P. 95.Margeot A., Hahn-Hagerdal B., Edlund M., Slade R., Monot F. New improvements for lignocellulosic ethanol // Curr. Opinion in Biotechnol. 2009. Vol. 20 (3). P. 372.Margeot A., Hahn-Hagerdal B., Edlund M., Slade R., Monot F. New improvements for lignocellulosic ethanol // Curr. Opinion in Biotechnol. 2009. Vol. 20 (3). P. 372.Kubicek C.P., Mikus M., Schuster A., Schmoll M., Seiboth B. Metabolic engineering strategies for the improvement of cellulase production by Hypocrea jecorina // Biotechnology for Biofuels. 2009. Vol. 2. P. 19.Kubicek C.P., Mikus M., Schuster A., Schmoll M., Seiboth B. Metabolic engineering strategies for the improvement of cellulase production by Hypocrea jecorina // Biotechnology for Biofuels. 2009. Vol. 2. P. 19.Skomarovsky A.A., Gusakov A.V., Okunev O.N., Solov’eva I.V., Bubnova T.V., Kondrat’eva E.G., Synitsyn A.P. Studies of hydrolytic activity of enzyme preparation of Penicillium and Trichoderma fungi // Appl. Biochem. Microbiol. 2005. Vol. 41. P. 182.Skomarovsky A.A., Gusakov A.V., Okunev O.N., Solov’eva I.V., Bubnova T.V., Kondrat’eva E.G., Synitsyn A.P. Studies of hydrolytic activity of enzyme preparation of Penicillium and Trichoderma fungi // Appl. Biochem. Microbiol. 2005. Vol. 41. P. 182.Martins L.F., Kolling D., Camassola M., Dillon A.J., Ramos L.P. Comparison of Penicillium echinulatum and reesei cellulases in relation to their activity against various cellulosic substrates // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 1417.Martins L.F., Kolling D., Camassola M., Dillon A.J., Ramos L.P. Comparison of Penicillium echinulatum and reesei cellulases in relation to their activity against various cellulosic substrates // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 1417.Gusakov A.V., Sinitsyn A.P. Cellulases from Penicillium species for producing fuels from biomass // Biofuels. 2012. Vol. 3 (4). P. 463.Gusakov A.V., Sinitsyn A.P. Cellulases from Penicillium species for producing fuels from biomass // Biofuels. 2012. Vol. 3 (4). P. 463.Aleksenko A.Y., Makarova N.A., Nikolaev I.V. Integrative and replicative transformation of Penicillium canescens with a heterologous nitrate-reductase gene // Current Genetics. 1995. Vol. 28. P. 474.Aleksenko A.Y., Makarova N.A., Nikolaev I.V. Integrative and replicative transformation of Penicillium canescens with a heterologous nitrate-reductase gene // Current Genetics. 1995. Vol. 28. P. 474.Синицын А.П., Черноглазов В.М., Гусаков А.В. Методы исследования и свойства целлюлолитических ферментов. М.: ВИНИТИ, 1990. Т. 25. C. 154.Синицын А.П., Черноглазов В.М., Гусаков А.В. Методы исследования и свойства целлюлолитических ферментов. М.: ВИНИТИ, 1990. Т. 25. C. 154.Биссвангер Х. Практическая энзимология. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. C. 328.Биссвангер Х. Практическая энзимология. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. C. 328.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.