Biosynthesis of hexaand pentameric chitooligosaccharides using n-acetylglucoseaminyl transferase from rhizobial bacteria

Abstract

1 Всероссийский научно-иссле-довательский институт сельско-хозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург; 2 Санкт-Петербургский государс-твенный политехнический универ-ситет; 3 Центр «Биоинженерия» РАН, Москва хитоолигосахариды находят C широкое практическое применение, что определяет интерес к изу-чению возможности биосинтеза этих соединений. В данной работе осуществлен синтез гекса-N-аце-тилхитогексаозы и пента-N-аце-тилхитопентаозы в клетках e. coli с использованием уникального фер-мента N-ацетилглюкозаминилтранс-феразы клубеньковых бактерий Rhizobium sp. grh2 и m. loti. При культивировании бактерий e. coli, экспрессирующих рекомбинантные ферменты, в присутствии субстра-та N-ацетилглюкозамина, уро-вень синтеза хитоолигосахаридов достигал нескольких миллиграмм на литр жидкой культуры. Анализ полученных соединений с помощью методов ВЭЖх и масс-спектро-метрии подтвердил их соответствие стандартам.ключевые слова: C хитоолигосаха-риды; ферментативный синтез; N-аце-тилглюкозаминилтрансфераза.бИосИнтез гекса-И пентамерных хИтоолИгосахарИдов с помощью n-ацетИлглюкозамИнИлтрансферазы рИзобИальных бактерИй ВВЕДЕНИЕ Значительный интерес к изучению олигосахаридов (как конъюгирован-ных, так и свободных) связан с их особой ролью в процессах межклеточного взаимодействия, в основе которых лежит узнавание этих соединений повер-хностными рецепторами клеток у различных организмов (Gagneux, Varki, 1999). Конъюгированные олигосахариды входят в состав гликопротеинов и гликолипидов, углеводные части которых являются специфическими ли-гандами для многих рецепторов. Свободные олигосахариды также вовлечены в лиганд-рецепторные взаимодействия, выполняя во многих случаях функ-цию сигнальных молекул, регулирующих различные биохимические, имму-нологические и морфогенетические процессы. Отдельную группу составляют олигосахариды, которые содержат в своем составе аминосахара D-глюкоза-мин, D-галактозамин, а также N-ацетил-D-глюкозамин и N-ацетил-D-га-лактозамин. Эти соединения выполняют ряд важных функций у различных организмов, поэтому им будет уделено основное внимание в данной работе.У человека и позвоночных животных конъюгированные с гликопротеина-ми и гликолипидами мембран эритроцитов олигосахариды, состоящие из ос-татков N-ацетил-D-галактозамина, определяют специфичность групп кро-ви человека (ABO система). Олигосахариды грудного молока, содержащие в своем составе N-ацетил-D-глюкозамин, действуют как ростовые факторы для Bifidobacterium bifidum и вместе с тем участвуют в подавлении развития патогенной микрофлоры Shigella sp., Helicobacter jejuni, Vibrio cholerae, Salmonella sp. (подавление адгезии бактерий в результате лиганд-рецеп-торных взаимодействий) (Kunz et al., 2000). Состоящие из остатков амино-сахаров олигосахариды, а также полисахариды (гиалуроновая кислота, хон-дроитин-сульфаты, дерматансульфаты, гепарин, кератин) входят в состав межклеточного вещества почти всех видов соединительной, костной и хряще-вой тканей позвоночных животных и человека, они обнаружены в эпителиаль-ной и нервной тканях. Эти соединения участвуют в регул...

In vitro antitumor activity of heterochitooligosaccharides (Review)

“…In this con nection, it is necessary to perform a search for new, genetically engineered enzymes (carbohydrases) and their construction, which will make it possible to obtain the planned oligomers through the selection of a substrate (chitin or chitosan) with a specified DA and controlled DP. It is possible to use an alternative approach advanced by Russian researchers, which consists in the biosynthesis of chitooligomers, namely N acetylchitohexose and N acetylchitopentose in E. coli cells, by N acetylglucosaminyl transferase enzyme [39].…”