Digitalis purpurea

Разработка биотехнологической платформы для
модификации метаболизма биологически
активных стероидных соединений в растениях
Бердичевец Ирина Николаевна
к.б.н., н.с.
группа геномики растений, отдел геномики
Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН
биотехнология
растений
генетическая
инженерия
Предполагается, что уже к 2015 году число комерциализированных
растений, полученных б/т методами, возрастет в несколько раз и
превысит 120 различных вариантов.
карденолиды
стероидные гликозиды дигоксингового типа
Наперстянка пурпурная
Digitalis purpurea L.
Препараты
на основе карденолидов наперстянки занесены в список
основных лекарственных средств ВОЗ
Синтетических
существует
аналогов таких биологически активных соединений не
Сырьем для производства лекарственных препаратов
листовая масса нескольких видов наперстянки (Digitalis sp).
Digitalis lanata Ehrh.
Digitalis grandiflora Mill
является
Digitalis purpurea L.
В России производство лекарственных соединений из гликозидов
наперстянки ограничено:
Недостаток собственной сырьевой базы (недостаточно площадей, сбор
сырья производят перед цветением, а наперстянка – двулетнее растение);
Нестабильное качество сырья;
Сложность при хранении листовой массы.
Актуальной
задачей становится разработка биотехнологической
платформы для модификации метаболизма биологически активных
стероидных соединений в растениях с целью создания собственной
сырьевой базы для производства фармакологических препаратов
Биотехнологические подходы:
создание новых форм растений наперстянки, отличающихся повышенным
содержанием карденолидов;
создание растений наперстянки с большим выходом биомассы;
использование других видов растений в качестве продуцентов стероидных
соединений, в том числе карденолидов.
Схема биосинтеза карденолидов наперстянки
кампестерин
SCC-E
Δ5-3β-гидроксистероид
дегидрогеназа
холестерин
прегненолон
3
карденолиды
2
4
прогестерон
ситостерин
стигмастерин
2 - 5-β-прегнан-3,20-дион
3 - 5-β-прегнан-3,β-ол
4 - 5-β-прегнан-3α-ол,20-он
5
6
5 - 5α-прегнан-3,20-дион
6 - 5α-прегнан-3 β-ол,20-он
CYP11A1
Прямая трансформация протопластов табака с
помощью ПЭГ (Potrycus,1991)
Выделение мезофильных
протопластов табака и прямая
трансформация
Каллусообразование и регенерация
первичных трансформантов на
селективной среде
Рост колоний и каллусообразование
К – контроль на среде без селекции
Т – трансформанты на селективной среде
T1
К
Укоренение первичных регенерантов
на селективной среде
Перенос первичных трансформантов
в условия закрытого грунта
T
Отбор поколения T1
на селективной среде
A
В
Стероидные
гликозиды
дигоксинового
типа
(Rf=0,1-0,7)
С
1 – трансгенное растение,
2 – свидетель дигоксин,
3 – контрольное растение
А – масс-спектр прегненолона ацетата (стандарт),
В – масс-спектр ГХ-фракции трансгенного растения
С – масс-спектр ГХ-фракции Digitalis lanata.
,
K
pG
T
K – контрольное растение,
pG –растение с пустым вектором,
T – трансгенное растение табака (возраст 3 мес.)
К
Т1
Т2
K – контрольное растение, Т1, Т2 – независимые
линии трансгенных растений табака (возраст 5 мес.)
Разработка биотехнологической платформы для
модификации метаболизма биологически
активных стероидных соединений в растениях
создание
новых форм растений, отличающихся повышенным
содержанием стероидных соединений, в том числе карденолидов;
создание растений с большим выходом биомассы;
использование
трансгенных растений табака как продуцентов
стероидных содинений, в том числе карденолидов.
Благодарю за внимание!