Штамм aspergillus ochraceus - продуцент протеиназы - активатора протеина с плазмы крови человека

Штамм Aspergillus ochraceus выделен из образцов растительных остатков на сусло-агар и депонирован в ВКМ под номером F-4105D. Штамм продуцирует протеиназу, являющуюся активатором протеина С плазмы крови человека, в культуральную жидкость при выращивании на среде, содержащей углеводные и белковые соединения и минеральные соли. Антикоагулянтная активность штамма по удлинению активированного частичного тромбопластинового времени на 2 сутки культивирования составляет 920%. Активность протеиназы штамма Aspergillus ochraceus в культуральной жидкости, определенная с использованием хромогенного пептидного субстрата pGlu-Pro-Arg-pNA, составляет 72,5 ед./мл. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области биотехнологии, получению протеолитических ферментов - активаторов протеина С плазмы крови человека.

Активаторы протеина С - протеиназы, осуществляющие образование из витамин К-зависимого профермента протеина С его активной формы - активированного протеина С в крови млекопитающих, включая человека. Активированный протеин С является ключевым ферментом системы гемостаза, который инактивирует факторы свертывания крови Va и VIIIa, предотвращая чрезмерное тромбообразование. При недостатке протеина С в крови снижается активность активированного протеина С, что обусловливает возникновение тромбоэмболических осложнений с возможным летальным исходом [1, 2]. В связи с этим актуальной является диагностика его содержания в крови, которую можно осуществлять с использованием специфических протеиназ - активаторов протеина С [3].

Известно, что активаторы протеина С имеются в яде некоторых видов змей [4]. Активаторы протеина С из яда щитомордника Agkistrodon contortrix contortrix используются для производства диагностических препаратов (Protac^® фирмы PENTHAPHARM (Швейцария)) [5, 6]. Недостатками получения активаторов протеина С из яда змей являются крайняя сложность добывания змей и ограниченность этого источника.

Ввиду важности активатора протеина С для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний ведутся поиски альтернативных организмов для его получения, среди которых наиболее доступными и перспективными для масштабного производства могут быть микроорганизмы. Микроскопические грибы представляют одни из таких объектов, так как в их культуральной жидкости обнаружены комплексы внеклеточных протеиназ, обладающих не только фибринолитическими, но и антикоагулятными свойствами. Известны штаммы Aspergillus ochraceus 1, Penicillium claviforme 2, P. granulatum 7, Alternaria sp. 10 [7] и Aspergillus ochraceus 513 [8], культуральная жидкость которых обладает антикоагулянтными свойствами - действием по типу активатора протеина С. Актикоагулянтная активность по типу активатора протеина С, определенная по удлинению активированного частичного тромбопластинового времени плазмы крови человека [9], у Aspergillus ochraceus 1 составляет 854%, Penicillium claviforme 2 - 690%, P. granulatum 7 - 500%, Alternaria sp.10 - 500% [7] и у A. ochraceus 513 - 65,7% [8].

Ближайшим аналогом следует принять штамм микроскопического гриба Aspergillus ochraceus 1, который проявляет из известных штаммов наиболее высокую антикоагулянтную активность активатора протеина С - 854% [7].

Недостатками ближайшего аналога Aspergillus ochraceus 1 являются длительный срок культивирования штамма (7 сут) и низкая активность получаемого активатора протеина С.

Задачей настоящего изобретения является изыскание нового штамма микроскопического гриба Aspergillus ochraceus, продуцирующего с высокой активностью протеиназу - активатор протеина С плазмы крови.

Задача решается с помощью вновь выделенного авторами штамма Aspergillus ochraceus, продуцента активатора протеина С плазмы крови, описываемого ниже.

Новый штамм Aspergillus ochraceus, предназначенный для получения протеиназы, выделен А.В.Кураковым из образцов растительных остатков на сусло-агар.

Штамм Aspergillus ochraceus депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов под номером ВКМ F-4105D.

Штамм Aspergillus ochraceus ВКМ F-4105D относится к митоспоровым грибам - анаморфам аскомицетного аффинитета: рода Emericella, семейства Trichocomaceae, порядка Eurotiales, класса Eurotiomycetes, отдела Ascomycota.

Культурально-морфологические признаки

Штамм Aspergillus ochraceus ВКМ F-4105D имеет типичные для этого вида Культурально-морфологические признаки [10, 11]. Колонии на средах Чапека и сусло-агаре достигают 2,5-3,5 см в диаметре на 10 сут, плоские, бархатистые, охристого цвета, с мелкими каплями экссудата. Обратная сторона коричнево-красноватых тонов. Образует шаровидные склероции красноватого цвета. Конидиальные головки шаровидные, при старении распадаются на 2 компактные колонки светло-охристо-коричневого цвета. Конидиеносец двуярусный, по всей везикуле плотно расположены метулы (15-20×5-6 мкм) с фиалидами размером (7-13×2-3) мкм. Конидиеносцы гладкие, неокрашенные до желтоватых тонов, расширение конидиеносца округлое, конидии округлые, гладкие, 3,5-4,0 мкм.

Физиолого-биохимические признаки

Штамм хорошо растет на стандартных средах: сусло-агаре, среде Чапека, среде Гетчинсона, глюкозопептонной среде при температуре 25°С. Спороношение штамм начинает на 4-5 сут, обильноспороносящие колонии формирует к 10 суткам. Штамм термотолерантный, способен расти в интервале температур 8°С-42°С. Штамм обладает протеолитической (казеинолитической) и целлюлозолитической активностью. Штамм поддерживают на косяках с сусло-агаром 4-5°Б с начальным рН 6,0-6,2 или стандартной среде Чапек-агар при комнатной температуре с пересевом через 1-3 месяца, а при хранении при 5°C с пересевом через 6-12 месяцев.

Штамм является непатогенным и нетоксичным микроорганизмом. При внутривенном заражении кроликов не проявляет зоопатогенных свойств. При нанесении экстракта культуры штамма на кожу кролика не вызывает токсической реакции.

Штамм при культивировании на жидкой питательной среде продуцирует внеклеточный фермент с активаторным к протеину С действием, выделение которого из культуральной жидкости проводят известными методами с помощью осаждения белков сульфатом аммония до степени насыщения 80%, растворением в минимальном объеме дистиллированной воды. Сформированные осадки центрифугируют, растворяют в буфере (рН 8,2) или дистиллированной воде, удаляют нерастворимую часть осадков, а для удаления солей аммония раствор диализуют при 4°С против того же буфера или проводят гель-фильтрацию на колонках с сефадексом G-25 [7]. Полученный раствор хранят в холодильнике при 4°С или лиофилизируют для длительного хранения.

Пример 1

Антикоагулянтная активность активатора протеина С Aspergillus ochraceus ВКМ F-4105D

В качестве посевного материала используют двухсуточную культуру, полученную на среде, содержащей сусло, глюкозу и пептон. Штамм Aspergillus ochraceus ВКМ F-4105D выращивают в условиях глубинного культивирования в 100 мл питательной среды в качалочных колбах объемом 750 мл на круговых качалках (200 об/мин) при 28°С. Дальнейшее культивирование штамма проводят при тех же условиях на сложной среде содержащей глюкозу, крахмал, соевую муку, мясной экстракт, пептон, хлорид натрия, дигидрофосфат калия, гидратированный сульфат магния, при следующем соотношении компонентов, г/л (в пересчете на кристаллогидратные формы солей):

Глюкоза - 35,0

Крахмал - 10,0

Соевая мука - 20,0

Мясной экстракт - 5,0

Пептон - 5,0

Хлорид натрия NaCl - 2,0

Дигидрофосфат калия KH₂PO₄ - 0,5

Сульфат магния MgSO₄×7H₂O - 0,5

Вода водопроводная до 1 л

рН 5,5.

Мицелий после 2 суток культивирования отделяют от среды (фильтрованием через бумажный фильтр или центрифугированием) и получают культуральную жидкость.

Белки культуральной жидкости осаждают сернокислым аммонием при 80%-ном насыщении на холоде. После формирования осадков их отделяют центрифугированием при 15 тыс. об/мин. Осадок белков растворяют в 0,005 М Трис-HCl буфере (рН 8,2), удаляют нерастворимую часть осадка, раствор освобождают от ионов аммония диализом.

Антикоагулянтную активность полученного раствора белков (препарата ферментов) из культуральной жидкости определяют по удлинению активированного частичного тромбопластинового времени (АЧТВ) плазмы крови человека. Тест используют для оценки активации протеина С в форму, которая инактивирует факторы Va и VIIIa свертывания крови. Удлинение АЧТВ определяют по методу, рекомендованному НИИ гематологии и переливания крови (г. Вятка) в следующей модификации [7, 9]. Готовят смесь из 0,1 мл стандартной плазмы крови, 0,1 мл препарата ферментов гриба в физиологическом растворе, 0,1 мл суспензии каолина. Смесь инкубируют в течение 2 мин на водяной бане при 37°С при постоянном перемешивании, после чего добавляют 0,1 мл водного раствора хлорида кальция (0,277%). Время свертывания измеряют секундомером. В контроле вместо испытуемого раствора используют эквивалентное количество физиологического раствора (0,86%-ный раствор хлорида натрия). Относительное АЧТВ рассчитывают по формуле (А-В)×100%/В, где А - время свертывания плазмы в присутствии испытуемого раствора протеаз гриба (сек), В - время свертывания плазмы в контроле (сек). Повторность - 3-кратная.

Антикоагулянтная активность штамма Aspergillus ochraceus BKM F-4105D по АЧТВ составляет 920%.

Для установления того, что антикоагулянтная активность обусловлена действием протеиназы - активатора протеина С, активность активатора протеина С A.ochraceus BKM F-4105D в культуральной жидкости определяют по методике [12] с использованием хромогенного пептидного субстрата pGlu-Pro-Arg-pNA (пироглутамил-пролил-аргинил-пара-нитроанилид) [13, 14]. Активированный протеин С плазмы крови специфично отщепляет п-нитроанилин (pNA) от pGlu-Pro-Arg-pNA. За единицу активности активатора протеина С принимают то количество фермента, которое отщепляет 1 мкмоль 10^-3 п-нитроанилина (pNA) от pGlu-Pro-Arg-pNA за 1 мин при рН 8,2 и 37°С.

В культуральной жидкости A. ochraceus BKM F-4106D обнаруживают активатор протеина C с активностью - 72,5 ед./мл.

Пример 2

Сравнение антикоагулянтной активности активаторов протеина С штамма Aspergillus ochraceus BKM F-4105D и ближайшего аналога - штамма Aspergillus ochraceus 1

Культивирование штамма A. ochraceus BKM F-4105D и получение ферментного препарата (раствора белков) проводят по примеру 1. Активность активаторов протеина С по показателю относительной АЧТВ у A. ochraceus BKM F-4105D (920%) значительно превосходит таковую у штамма-прототипа A. ochraceus 1 (854% (см. табл.)). Время культивирования предлагаемого штамма для достижения такой активности активатора протеина С сокращается с 7 до 2 суток, меньше на 5 суток (табл.).

Таблица
Время культивирования в ферментационной среде и активность активаторов протеина С Aspergillus ochraceus BKM F-4105D и прототипа A. ochraceus 1
Вариант	Время культивирования, сут	АЧТВ**, %
Ближайший аналог - A. ochraceus 1*	7	854
A. ochraceus BKM F-4105D	2	920
* - [7]; ** - коэффициент вариации данных не превышает 3%.

Штамм Aspergillus ochraceus BKM F-4105D - продуцент протеиназы - активатора протеина С плазмы крови человека.