Индуцируемый цельноклеточный биосенсор для детекции ионов формиата

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сконструировано 10 штаммов дрожжей Yarrowia lipolytica, в геном которых интегрированы промоторы генов формиатдегидрогеназ, расположенные перед геном-репортером hrGFP. Полученные штаммы могут выступать в качестве цельноклеточных биосенсоров для детекции ионов формиата в различных средах. На основании визуальной оценки флуоресценции биомассы было отобрано 3 наиболее перспективных варианта. Проведено измерение основных характеристик (пороговая чувствительность, амплитуда и время ответа) выбранных штаммов. В результате штамм В26 был признан наиболее подходящим по характеристикам для детекции ионов формиата. Для питательной среды подобран источник углерода, не снижающий активацию биосенсора. Показано, что в отличие от ионов формиата и формальдегида, метанол практически не активирует флуоресценцию биосенсора.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Черенкова

“Курчатовский институт”; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: oligamelkina@gmail.com

Курчатовский комплекс НБИКС-природоподобных технологий

Россия, Москва, 123098; Москва, 125480

Т. В. Юзбашев

Rothamsted Research

Email: oligamelkina@gmail.com

Plant Sciences and the Bioeconomy

Великобритания, West Common, Harpenden, AL5 2JQ, Hertfordshire

О. Е. Мелькина

“Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: oligamelkina@gmail.com

Курчатовский комплекс НБИКС-природоподобных технологий

Россия, Москва, 123098

Список литературы

  1. Robles H. Encyclopedia of Toxicology. 2nd Ed. / Ed. P. Wexler: Elsevier, 2005. P. 378‒380.
  2. Cunha S., Rangaiah G.P., Hidajat K. Computer Aided Chemical Engineering. / Eds. A. Espuña, M. Graells, L. Puigjaner: Elsevier, 2017. V. 40. P. 1093‒1098.
  3. Larsson S., Palmqvist E., Hahn-Hägerdal B., Tengborg C., Stenberg K., Zacchi G., Nilvebrant N.O. // Enzyme Microb. Technol. 1999. V. 24. P. 151‒159.
  4. Zaldivar J., Martinez A., Ingram L.O. // Biotechnol. Bioeng.. 2000. V. 68. № 5. P. 524‒530.
  5. Кочетков А.В. // Строительные материалы. 2011. № 7. С. 44‒46.
  6. Triebig G., Schaller K.H. // Clin Chim Acta. 1980. V. 108. № 3. P. 355‒360.
  7. Ohmori S., Sumii I., Toyonaga Y., Nakata K., Kawase M. //J. Chromatogr. 1988. V. 426. № 1. P. 15‒24.
  8. Kim, J.K., Shiraishi T., Fukusaki E.I., Kobayashi A. // J. Chromatogr. A. 2003. V. 986. № 2. P. 313‒317.
  9. Abolin C., McRae J.D., Tozer T.N., Takki S. // Biochem. Med. 1980. V. 23. № 2. P. 209‒218.
  10. Campos A.F., Cassella R.J. // Food Chem. 2018. V. 269. P. 252‒257.
  11. Cheng Vollmer A., Van Dyk T.K. // Adv. Microb. Physiol. 2004. V. 49. P. 131‒174.
  12. Bazhenov S.V., Novoyatlova U.S., Scheglova E.S., Prazdnova E.V., Mazanko M.S., Kessenikh A.G. et al. // Biosens. Bioelectron. X. 2023. V. 13. https://doi.org/10.1016/j.biosx.2023.100323.
  13. Chistoserdova L., Laukel M., Portais J.C., Vorholt J.A., Lidstrom M.E. // J. Bacteriol. 2004. V. 186. № 1. P. 22‒28.
  14. Godfrey C., Coddington A., Greenwood C., Thomson A.J., Gadsby P.M. // Biochem. J. 1987. V. 243. № 1. P. 225‒233.
  15. Benoit S., Abaibou H., Mandrand-Berthelot M.A. // J. Bacteriol. 1998. V. 180. № 24. P. 6625‒6634.
  16. Sakai Y., Murdanoto A.P., Konishi T., Iwamatsu A., Kato N. // J. Bacteriol. 1997. V. 179. № 14. P. 4480‒4485.
  17. Патент ЕС. 1988. № 0299108A1.
  18. Overkamp K.M., Kötter P., van der Hoek R., Schoondermark-Stolk S., Luttik M.A., van Dijken J.P., Pronk J.T. // Yeast. 2002. V. 19. № 6. P. 509‒520.
  19. Kobayashi A., Taketa M., Sowa K., Kano K., Higuchi Y., Ogata H. // IUCrJ. 2023. V. 10. P. 544‒554.
  20. Патент Великобритания, Германия. 2022. № WO2022008929A1.
  21. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. Москва: Мир, 1984. 480 с.
  22. Yuzbashev T.V., Yuzbasheva E.Y., Melkina O.E., Patel D., Bubnov D., Dietz H., Ledesma-Amaro R. // Commun. Biol. 2023. V. 6. № 1. P. 858.
  23. Yurimoto H., Komeda T., Lim C.R., Nakagawa T., Kondo K., Kato N., Sakai Y. // Biochim. Biophys. Acta. 2000. V. 1493. P. 56–63.
  24. Hartner F.S., Glieder A. // Microb. Cell Fact. 2006. V. 5. P. 39.
  25. Chen N.H., Djoko K.Y., Veyrier F.J., McEwan A.G. // Front Microbiol. 2016. V. 7. P. 257.
  26. Liu A., Feng R., Liang B. // Enzyme Microb. Technol. 2016. V. 91. P. 59–65.
  27. Buttery J.E., Chamberlain B.R. // J. Anal. Toxicol. 1988. V. 12. № 5. P. 292–294.
  28. Ogata M., Iwamoto T. // Int. Arch. Occup. Environ. Health. 1990. V. 62. № 3. P. 227–232.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Флуоресценция (hrGFP) биомассы штаммов дрожжей после выращивания в течение 20 ч на агаризованной среде YNB с 1% глюкозы без формиата (а) и с добавлением 10 мМ формиата натрия (б). Контрольный штамм Y-3178 W29 MatA (дикий тип) обозначен как wt.

Скачать (199KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость нормализованной по оптической плотности (OD) флуоресценции штаммов А1 (а), В26 (б) и В29 (в) от времени инкубации в среде с формиатом натрия: 1 ‒ без формиата натрия, 2 ‒ 10 мкМ, 3 ‒ 100 мкМ, 4 ‒ 1 мМ, 5 ‒ 10 мМ, 6 ‒ 90 мМ, 7 ‒ 440 мМ.

Скачать (368KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость максимального ответа (АО) штаммов А1, В26 и В29 от различных концентраций формиата натрия. 1 ‒ А1, 2 ‒ В26, 3 ‒ В29.

Скачать (84KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние источников углерода в питательной среде на активацию биосенсора В26 при добавлении 10 мМ формиата: 1 ‒ глюкоза (1%), 2 ‒ глюкоза и формиат, 3 ‒ сорбит (1.5%), 4 ‒ сорбит и формиат, 5 ‒ маннит (1%), 6 ‒ маннит и формиат, 7 ‒ цитрат (1%), 8 ‒ цитрат и формиат.

Скачать (131KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость нормализованной по оптической плотности (OD) флуоресценции биосенсора В26 от времени инкубации в питательной среде, содержащей маннит (1%) и формиат натрия (а), формальдегид (б) или метанол (в) в концентрациях: 1 ‒ без добавления, 2 ‒ 10 мкМ, 3 ‒ 100 мкМ, 4 ‒ 1 мМ, 5 ‒ 10 мМ, 6 ‒ 100 мМ.

Скачать (302KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024