7.4.1. Синтез БАВ

В биотехнологии широко используется синтез культурами клеток прокариот (бактерий, актиномицетов) и грибов (табл. 49) различных БАВ (например, [Егоров и др., 1987; Виестур и др., 1987]).

Клетки растений также начинают использовать для биосинтеза органических веществ, например красного нафтохинона шиконина (shikonin), синтезируемого клетками воробейника Lithospermum erythrorhizon (сем. Boraginaceae). Шиконин имеет антибактериальную и противовоспалительную активность и высокую стоимость (4500 долл./кг). Именно такие дорогие вещества со стоимостью 1-5 тыс. долл./кг наиболее перспективны для биосинтеза в культурах клеток растений, так как коммерческое использование подобных культур сопряжено с серьезными проблемами. Среди них: 1) длительность периода культивации, 2) необходимость строгой стерильности, 3) спонтанное появление вариаций среди субклонов одной исходной линии клеток, 4) быстрый лизис клеток при интенсивном перемешивании среды (например, [Allan, Fowler, 1985; Виестур и др., 1987]).

Достоинства культур клеток растений включают: 1) возможность селекции высокопродуктивных линий клеток, 2) возможность продуцировать вещества малодоступных растений, 3) технологические преимущества по сравнению с использованием собранного в природе или выращенного на плантациях растительного сырья.

Примеры БАВ, содержание которых в культурах клеток может оказываться более высоким, чем в интактных растениях, приведены во многих работах (например, [Rhodes et al., 1986; Виестур, 1987; Petiard, Steck, 1987; Бутенко и др., 1987]). Среди таких метаболитов - шиконины (shikonins), розмариновая кислота (rosmarinic acid), антрахиноиы (anthraquinones), аймалицин (ajmalicine), убихинон-10 (ubiquinone-10), вомиленин (vomilenine), ятрорризин (jatrorrhizine), кофеин (caffein), берберин (berberine), трипдиолид (tripdiolide) и др.

Таблица 49. Некоторые экологически важные ферменты грибов и прокари от, перспективные в биотехнологии (но [Воробьева, 1987; и др.])

Примером веществ, перспективных для биосинтеза в культуре клеток, могут служить противораковые алкалоиды эллиптицин (ellipticine) и 9-метоксиэллиптицин. В природе их продуцируют растения рода Ochrasia, которые встречаются только на островах Тихого и Индийского океанов [Allan,Fowler, 1985].

Перспективными могут оказаться и многие другие из тех около 1500 новых веществ, которые ежегодно выделяются из растений. Считается, что из них около 300 являются биологически активными [Allan, Fowler, 1985]. Однако, общая картина, которая вырисовывается из данных, проанализированных в гл. 2-4, убеждает, что реально доля БАВ среди этих 1500 значительно выше.

Хотя в данном разделе акцент сделан на растения, не следует недооценивать другие группы продуцентов БАВ.

При всем многообразии уже известных типов БАВ, продуцируемых грибами, в последнее время выявлены новые группы метаболитов с практически важной активностью.

Так, в культуре Penicillium sp. 511 найден новый нафтохинон, который при действии на каллус Medicago sativa стимулировал продуцирование каллусом антифунгальных веществ [Kobayashi et al., 1987].

Не исключено, что культуры клеток насекомых окажутся перспективными для продуцирования некоторых феромонов.

Обилие БАВ, синтезируемых гидробионтами, особенно морскими (например, [Wright, 1984]; см. также гл. 2 и 5), в сочетании с труднодоступностью биомассы многих из этих гидробионтов делает целесообразной постановку вопроса о налаживании методик крупномасштабного культивирования клеток этих гидробионтов.

Существуют и другие проблемы в области использования клеток для биосинтеза БАВ; обсуждается возможность переноса структурных генов эукариот (например, растений) в бактериальные клетки, что может увеличить технологическую эффективность синтеза БАВ (например, [Ellis, 1986]).