Получение биокатализаторов на основе рекомбинантных штаммов-продуцентов гетерологичной ксиланазы в грибе Penicillium verruculosum. Применение их в гидролизе отходов лесной и деревообрабатывающей промышленностей

Цели работы – создание биокатализаторов с использованием рекомбинантных штаммов P. verruculosum с увеличенной гетерологичной экспрессией эндо-β-1,4-ксиланазы P. canescens, анализ свойств новых ферментных препаратов, а также изучение осахаривающей способности этих препаратов при гидролизе растительного сырья – измельченный осиновой и обессмоленной сосновой древесины – отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности. У имеющихся ферментных препаратов недостаточно высок для гидролиза богатой ксиланами биомассы уровень ксиланазной активности. Поэтому получение повышенно ксиланолитически активных рекомбинантных штаммов на основе штамма P. verruculosum , содержащих гомологичные или гетерологичные гены ксиланазы и маннаназы – актуальная задача. Методами генетической инженерии были получены ферментные препараты – биокатализаторы для гидролиза отходов растительного сырья лесопильной и деревообрабатывающей промышленности следующего состава по данным хроматографического разделения: 45–60 % целлюлазы, 20–50 % ксиланазы, оптимального для осахаривания багассы, а также осиновой и сосновой древесины. Уникальность разрабатываемой продукции состоит в получении биокатализаторов с заранее заданными свойствами, что значительно удешевляет стоимость ферментного препарата, исключая стадию смешивания компонентов карбогидразного комплекса для гидролиза растительного сырья – осиновой и сосновой древесины.

1. Castellanos O. F., Sinitsyn A. P., Vlasenko E. Yu. Comparative evaluation of hydrolytic efficiency toward microcrystalline cellulose of Penicillium and Trichoderma cellulases // Bioresource Technol. 1995. Vol. 52. Р. 119–124.

2. Скомаровский А.А., Гусаков А.В., Окунев О.Н. и др. Гидролитическая способность ферментных препаратов из грибов родов Penicillium и Trichoderma // Прикл. биохимия и микробиология. 2005. Т. 41. № 2. С. 210–212.

3. Скомаровский А.А., Марков А.В., Гусаков А.В. и др. Новые целлюлазы для высокоэффективного гидролиза лигноцеллюлозной биомассы // Прикл. биохимия и микробиология. 2006. Т. 42. № 6. С. 674–680.

4. Berlin A., Gilkes N., Kilburn D. et al. Evaluation of novel fungal cellulases for ability to hydrolyze softwood substrates-evidence for the role of accessory enzymes // Enzyme Microb.Technol. 2005. Vol. 37. Р. 175–184.

5. Kurabi A., Berlin A., Gilkes N. et al. Enzymatic hydrolysis of steam-exploded and ethanol organosolv-pretreated Douglas fir by novel and commercial funded celluloses // Appl.Biochem.Biotechnol. 2005. Vol. 121–124. Р. 219–230.

6. Скомаровский А.А. Компонентный состав и гидролитичесвая способность ферментного комплекса Penicillium verruculosum: Автореф. канд. дис… канд. хим. наук, М.: МГУ, 2006.

7. Синицына О.А., Гусаков А.В., Окунев О.Н. и др. Рекомбинантная эндо-β-1,4-ксиланаза Penicillium canescens // Биохимия 2003. Т. 68. Вып. 1. С. 1631–1638.

8. Пат. 2288267 (РФ). 2006.

9. Aslanidis C., de Jong J.P. // Nucl.Acids Research. 1990. Vol. 18. Р. 6069–6075.

10. Sambrook J., Russell D. 3d ed. (2001) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press.

11. Aleksenko A.Y., Makarova N.A., Nikolaev I.V., Clutterbuck A.J. // Curr. Genet. 1995. Vol. 28. Р. 474–478.

12. Синицын А.П., Черноглазое В.М., Гусаков А.В. // Методы исследования и свойства целлюлолитических ферментов. М.: ВИНИТИ, 1990. Т. 25. С. 30–37.

13. Короткова О.Г., Семенова М.В., Морозова В.В. и др. Выделение и свойства грибных β-глюкозидаз // Биохимия, 2009. Т. 74. Вып. 5. С. 699–70.

14. Березин К.В., Рабинович М.Л., Синицын А.П. // Биохимия. 1977. Т. 42. № 9. С. 1631–1636.