Селекция продуцентов

За последние годы в селекции продуцентов аминокислот активно начали использовать методы генной инженерии, позволяющие повышать дозу генов биосинтеза аминокислот путем их клонирования на плазмидах. Трансформируя гибридные плазмиды в клетки, удается повысить дозу генов и, следовательно, количество ферментов, ответственных за биосинтез соответствующей аминокислоты. [c.21]

Внедряются новые методы селекции продуцентов, их поддержания в активном состоянии и хранения. Например, для получения активных продуцентов у дрожжей и плесневых грибов применяют метод слияния протопластов, когда после удаления клеточной стенки и воздействия полиэтиленгликоля клеточная мембрана частично растворяется и может произойти слияние протопластов двух штаммов и последующая рекомбинация генетического материала. После регенерации клеточной стенки микроорганизм будет иметь другие свойства. Такие микроорганизмы менее стабильны, чем дикие , поэтому необходимо применять соответствующие методы сохранения их активности. Из относительно новых можно назвать лиофилизацию и хранение под жидким азотом. [c.311]

Микроорганизмы обычно синтезируют каждую из аминокислот в определенных количествах, обеспечивая тем самым синтез специфических белков. Это объясняется тем, что контроль за скоростью биосинтеза каждой аминокислоты осуществляется по принципу обратной связи как на уровне генов, ответственных за синтез соответствующих ферментов (репрессия), так и на уровне самих ферментов, способных под действием избытка образующихся аминокислот изменять свою активность (ретроингибирование). Такой контроль исключает перепроизводство аминокислот, и выделение их из клетки возможно лишь у микроорганизмов с нарушенной системой регуляции. Такие культуры иногда выделяют из природных источников. Так, известны штаммы дикого типа, накапливающие в среде глутаминовую кислоту, пролин или валин. Однако основной путь селекции продуцентов аминокислот — получение ауксотрофных и регуляторных мутантов. Ауксотрофные мутанты отбирают на селективных средах после воздействия на суспензии бактериальных культур физическими (например, ультрафиолетовое или рентгеновское излучение) и химическими (этиленимин, диэтилсульфат, нитрозоэтил-мочевина и т. д.) факторами. У таких мутантов появляется дефектный ген, детерминирующий фермент, без которого не может осуществляться биосинтез определенной аминокислоты. Получение ауксотрофных мутантов — продуцентов аминокислот — возможно только для микроорганизмов, имеющих разветвленный путь биосинтеза, по крайней мере, двух аминокислот, образующихся из одного предшественника. Их биосинтез контролируется на уровне первого фермента общего участка согласованным ингибированием конечными продуктами (ретроингибирование). У таких ауксотрофных мутантов избыток одной аминокислоты при дефиците другой не приводит к подавлению активности первого фермента. Аминокислота, биосинтез которой блокирован в результате мутагенного воздействия, должна добавляться в ограниченном количестве. [c.20]

Индуцированный мутагенез и отбор продуктивных мутантов до настоящего времени остается важным методом повышения активности промышленных штаммов микроорганизмов, например в селекции продуцентов антибиотиков. При этом обработанную мутагеном культуру рассеивают на плотные питательные среды с таким расчетом, чтобы получить отдельные колонии, а затем исследуют каждый клон на продуктивность. Выделив более продуктивный вариант, процедуру мутагенеза и отбора повторяют, т. е. проводят ступенчатый отбор. Обычно ступенчатый отбор включает этапы мутагенеза, а также выделение спонтанных мутантов. Схема получения продуцентов этим методом имеет вид перевернутого дерева (рис. 7). [c.77]

Вопросы культивирования и биосинтеза ферментов, а также селекции продуцентов, нами не рассматриваются. [c.3]

Интенсификация процессов биосинтеза полиеновых антибиотиков может быть достигнута использованием математических методов планирования экспериментов с охватом всех (а не только компонентного состава питательных сред) факторов, которые могут влиять на выход целевого продукта. Не теряет актуальности работа по направленной селекции продуцентов полиеновых антибиотиков. [c.198]

Результаты селекции продуцентов некоторых антибиотиков [c.149]

Селекцию стрептомицетов проводят, преследуя разные цели. Так, при селекции продуцента стрептомицина необходимо было получить штамм с высокими биосинтетическими свойствами и как можно меньшей способностью к образованию маннозидострептомицина, значительно снижающего биологическую активность стрептомицина в пересчете на единицу биомассы (мг). [c.150]

Бумажная хроматография и селекция продуцентов антибиотиков [c.46]

При селекции продуцентов ферментов генетики промышленных микроорганизмов стремятся улучшить желаемые их свойства высокий выход фермента, стабильность фермента, независимость синтеза фермента от индуктора, легкое его извлечение из среды и т. п., тогда как нежелательные качества стараются устранить или ингибировать. К числу последних относятся наличие вредных побочных метаболитов, неприятный запах, нежелательный цвет препарата и т. п. Сложная генетическая техника, однако, еш,е не нашла широкого применения и большинство производств использует главным образом приемы мутагенеза в сочетании с хорошо отработанными селекционными методами. Обш,им недостатком большинства промышленных микроорганизмов является их малая генетическая изученность, что, естественно, снижает возможности улучшения полезных свойств продуцентов ферментов за относительно короткий период времени. Однако технология переноса генов вместе с белковой инженерией способны изменить эту ситуацию и обусловить развитие новых направлений в области ферментной технологии. [c.82]

Пути биосинтеза и методы селекции продуцентов отдельных аминокислот [c.20]

Важную роль в селекции продуцентов стрептомицина играют индуцированный мутагенез и ступенчатый отбор. Для получения мутантов широко применяют мутагенные факторы рентгеновское и ультрафиолетовое излучения. [c.241]

Важнейщим путем интенсификации биосинтеза антибиотиков является выведение и использование штаммов продуцентов с повышенной антибиотической активностью. Получение таких штаммов стало возможным благодаря разработке и широкому применению методов экспериментального мутагенеза. Из физических факторов в селекционной работе эффективно используются ионизирующие излучения (рентгеновы лучи, -у-лучи, быстрые нейтроны и др.), ультрафиолетовая радиация, температура, ультразвук. Высокую частоту наследуемых изменений вызывают у микроорганизмов также многие химические соединения, которые предложено объединять (Никифоров, 1965) в следующие группы ингибиторы предшественников нуклеиновых кислот аналоги азотистых оснований, включающиеся в нуклеиновые кислоты алкилирующие соединения окислители, восстановители и свободные радикалы акридиновые красители. Из факторов биологической природы в селекции продуцентов антибиотиков часто применяются фаги и антибиотики. [c.179]

Конструирование штаммов на основе ступенчатого отбора существенно упрощается и ускоряется, если использовать селективные и полуселективные методы, позволяющие отбирать нужные мутанты из большой популяции клеток. Многие из таких методов основаны на использовании структурных аналогов естественных метаболитов и субстратов. Например, в селекции продуцентов аминокислот широко применяют аналоги этих соединений. Действуя как ретроингибиторы или корепрессоры, аналоги выключают синтез естественных метаболитов, однако не могут заменить их функционально. Более того, нередко аналоги подавляют ферментативные реакции, в которых участвуют природные соединения. Поэтому на минимальной среде с аналогом выживают и образуют колонии лишь те клетки, у которых нарушены механизмы негативной регуляции биосинтеза соответствующей аминокислоты и которые вследствие этого избыточно ее синтезируют. (Устойчивость к аналогу могут вызывать также мутации, которые блокируют его поступление в клетку.) Часто проводят несколько этапов селекции, используя различные аналоги или повышающиеся концентрации одного и того же аналога, а также получая мутации ауксотрофности и мутации, вызы- [c.79]

Самый простой способ регуляции любого метаболического пути может быть основан на доступности субстрата, а также кофактора. Уменьшение концентрации субстрата приводит к снижению скорости потока веществ через данный метаболический путь. С другой стороны, увеличение концентрации субстрата будет стимулировать метаболический путь. Необходимо подчеркнуть, что, каковы бы ни были другие факторы регуляции ферментативной активности, доступность субстрата надо рассматривать как потенциальный механизм регуляции любого метаболического пути. В селекции продуцентов различных метаболитов генетические манипуляции, направленные на увеличение концентрации предшественников, нередко являются эффективным средством повышения выхода целевого продукта. [c.10]

Большие перспективы в селекции продуцентов открывает генетическая инженерия, методы которой позволяют заменять [c.26]

В селекции продуцентов ферментов важное значение имеет получение конститутивных мутантов. С этой целью можно использовать метаболизируемые аналоги субстратов, не способные вызывать индукцию. На чашках, где такие соединения являются единственными источниками углерода и энергии или азота, образуют колонии только мутанты, синтезирующие соответствующие ферменты конститутивно. [c.80]

Коваленко С. П. Химические факторы в селекции продуцентов микробных белков. Минск, 1980. [c.240]

Рассмотрение этих возможностей составило основную цель настоящей монографии. Вместе с тем мы привели научные данные о выборе сырья, селекции продуцентов протеина и основных закономерностях их развития, а также некоторые технологические расчеты и данные о подборе оборудования, которые могут оказаться полезными для читателей — руководителей кооперативов или других сельскохозяйственных объединений и инженерно-технических работников — инициаторов создания в регионах некоторых видов малотоннажных производств протеина. [c.232]

Все рассмотренные выше методы селекции продуцентов биологически активных веществ сегодня, в период интенсивного развития методов генной инженерии, называют традиционными методами. Эти методы в прошедшие 30 лет в огромной мере содействовали созданию микробиологической промышленности антибиотиков, аминокислот, ферментов, витаминов и других практически важных веществ. Исчерпали ли традиционные методы свои возможности Нам кажется, думать так преждевременно, как и надеяться на то, что генная инженерия в ближайшее время сможет быть применена для создания и улучшения обширного круга принадлежащих к разным таксономическим группам продуцентов, которыми располагает сейчас микробиологическая промышленность. Даже более реальная возможность использовать иа основе генноинженерных методов в качестве продуцентов микроорганизмы, для которых эти методы наиболее отработаны, например E sheri hia oli, едва ли удовлетворит промышленность числом продуктов микробного синтеза. В связи с этим очень важно для старых перспективных в промышленном отношении микроорганизмов, помимо совершенствования методов отбора нужного типа мутантов, развивать методы генетического обмена на основе слияния протопластов, трансдукции, трансформации хромосомной и плазмидной ДНК, которые расширяют возможности традиционных методов селекции. Вместе с тем у промышленных микроорганизмов все шире проводится поиск плазмид и предпринимаются попытки их использования в качестве векторов при переносе генетического материала, его клонировании и амплификации. Эти исследования важны для понимания генетического контроля сложных процессов синтеза, таких, иапример, как синтез антибиотиков, для выявления узких мест в биосинтезе многих других продуктов. Одновременно они приближают промышленные микроорганизмы к объектам генной инженерии. Методология генной инженерии постоянно совершенствуется и расширяет свои возможности. В таком успешном встречном развитии разных методов и их слиянии на все большем числе продуцентов можно представить себе ближайшее будущее селекции микроорганизмов, призванной обеспечить промышленность высокопродуктивными штаммами. [c.95]

Положительные предпосылки открывает применение химического мутагенеза путем обработки активного ила но средней величине подвергаемой воздействию выборки, если ее сравнивать с обычными выборками в селекции продуцентов антибиотиков или витаминов. Селекционер — промышленный микробиолог — отбирает для анализа обычно несколько сот или, реже, тысячу обработанных снор, поскольку трудоемкий процесс анализа продуктивности не позволяет охватить больший материал. Между тем в процедурах повышения продуктивности активного ила с помощью химических мутагенов возможно сохранение сотен тысяч и даже многих миллионов обработанных организмов. [c.31]

У промышленного продуцента -каротина — В. trispora при помощи НММ впервые получен широкий спектр разнообразных мутантов (ауксотрофных, пигментных, морфологических, резистентных к актидиону), что необходимо для генетического изучения зигомицета в целях усиления синтеза вещества. Выявлены оптимальные условия воздействия, ряд специфических особенностей мутагенеза, высокая эффективность НММ в селекции продуцента. [c.341]

Обычно в исследованиях по генетике и селекции продуцентов антибиотиков проводят только количественный контроль активности штаммов. Между тем, многие мутантные формы выде- [c.46]

Исс.)1едования в области А. проводятся в след, направлениях 1) поиски новых продуцентов антибиотич. веществ 2) селекция продуцентов А. с целью повышения их продуктивности 3) изучение закономерностей обра.зовапия А. в культурах микроорганизмов 4) выделение А. в чистом виде и их характе- [c.119]

Приведены результаты многоступенчатой селекции продуцентов аминоли-тических и нротеолитических комплексов ферментов под действием физических и химических мутагенов. Наиболее активными факторами, индуцирующими мутанты с повышенной продуктивностью ферментов, оказались нитрозоалкилмочевины и этиленимин в сочетании с ультрафиолетовыми лучами. Получены устойчивые штаммы микроорганизмов с продуктивностью, повышенной на 100 и более процентов. [c.320]

Иногда при селекции продуцентов антибиотиков, относящихся к плесневым грибам, используют анастомозные культуры, т.е. культуры, полученные в результате соединения двух развивающихся конидий перемычками, анастомозами. Образовавшиеся [c.149]

В процессе селекции продуцента леворина был получен штамм стрептомицета с повышенной антибиотической активностью. При этом оказалось, что в мицелии указанного штамма синтезируется второй антибиотик неполиеновой природы — левористатин. [c.281]

Попытки включить в последние годы в число промьпнлепных микроорганизмов тех, у которых имеются системы генетического обмена, в ряде случаев оказались весьма успешными. Так, у бактерии, отнесенной японскими авторами к Serraiia mar es ens, на последних этапах селекции продуцентов гистидина, аргинина, треонина и изолейцина, проведенной с использованием аналогов [c.94]

У коринебактерий активность ДАГФ подвержена согласованному ингибированию фенилаланином и тирозином. Такой тип регуляции предполагает, что при селекции продуцентов ароматических аминокислот на первом этапе должны быть выделены штаммы-ауксотрофы, у которых общий предшественник — хо-ризмовая кислота — расходовалась бы в основном на синтез целевого продукта. В работе по селекции продуцентов трипто- [c.28]

Успехи генной инженерии в методах манипулирования генами на основе рекомбинантных ДНК, получаемых in vitro, а также методы клеточной инженерии открывают огромные перспективы в экспериментальной биологии и в создании новых форм организмов, полезных человеку. Мощь этих методов поначалу испугала самих исследователей. Вот как выразил это Э. Чаргафф в 1973 г. Имеем ли мы право посягать необратимым образом на эволюционную мудрость миллионов лет только для того, чтобы удовлетворить амбицию и любопытство нескольких ученых Прошел, однако, период первого восхищения и растерянности. Генная и клеточная инженерия становятся повседневной рутиной научного эксперимента, используются для селекции продуцентов полезных белков (см. гл. 22) и в медицинских целях (см. гл. 21). Возникла новая область практического использования этих методов — биотехнология. Все очевиднее ста- [c.288]

Папример, 5-метилтриптофан, аналог триптофана, так же как и триптофан, ингибирует активность антранилатсинтетазы, но не заменяет собой триптофан в клеточном метаболизме, т. е. не способен включаться в клеточные белки без потери последними биологической активности. Вследствие этого данный структурный аналог необходимого метаболита задерживает рост бактерий, если он добавлен в питательную среду. Некоторые мутанты, устойчивые к ингибирующему действию 5-метилтриптофана, способны синтезировать значительные количества триптофана и выделять его во внешнюю среду, а антранилатсинтетаза у них оказывается нечувствительной к триптофану, т. е. не подвержена ретроингибированию этой аминокислотой. Такой методический прием часто используется в селекции продуцентов аминокислот, нуклеотидов и витаминов. [c.23]