Итоги года: Лаборатория биоорганической химии

Лаборатория проводит исследования по теме "Структурно-функциональные исследования продуктов специализированного обмена растений и культур растительных клеток-продуцентов экдистероидов". Работа лаборатории в этом направлении имеет частичную финансовую поддержку международного гранта INTAS и двух государственных научно-технических программ по направлениям "Химия и технология возобновляемого растительного сырья" и "Фитобиотехнология".

С целью продолжения работ по скринингу флоры европейского Северо-Востока на содержание экдистероидов летом 1998 г. были организованы экспедиции в таежную и тундровую зоны. В районах бассейнов рек Вычегда и Печора (район Коровинской губы) собрано более 400 видов цветковых растений. В 43 из исследованных 167 видов было обнаружено присутствие антагонистов экдистероидов. Выявлено 10 новых экдистероидсодержащих видов. Работы в районе Коровинской губы проводились совместно с Институтом экологии Нидерландов.

Впервые были обнаружены экдистероиды в водных растениях рода Potamogeton - P.alpinus, P.natans, P.perfoliatus, P.pectinatus, P.heterophyllus, P.lucens, что имеет исключительное значение с позиций биохимической экологии и выявления гормональных и трофических связей между растениями и животными в водных экосистемах.
Использование чувствительных методов анализа - биотестов, на культуре клеток Drosophila melanogaster и радиоиммунного анализа, позволило заключить, что фоновые концентрации экдистероидов обнаруживаются в молодых тканях многих растений, которых раньше не относили к экдистероидсодержащим.

Недавно было высказано предположение, что все растения обладают способностью синтезировать экдистероиды (т.е. они обладают генами, отвечающими за биосинтез этих соединений, но отличаются уровнем их экспрессии или регуляцией активности ферментов). По-видимому, это применимо и к другим классам вторичных метаболитов. Если это предположение верно, то в результате мутаций в популяциях растений, не накапливающих экдистероиды, могут появиться особи, обладающие такой способностью. Тогда биосинтез экдистероидов можно индуцировать искусственно. Если данная гипотеза будет подтверждена экспериментально, то это позволит создавать сорта сельскохозяйственных растений, устойчивых к атаке насекомых, а также регулировать биосинтез экдистероидов в культуре клеток.

Интересные результаты были получены при изучении липидных фракций рдестов (Potamogeton), выделенных из зеленой массы, семян и плодов этих водных растений. По жирнокислотному составу, особенно по содержанию незаменимых высших жирных кислот - олеиновой, линолевой, линоленовой, содержание которых в плодах достигает 75% от общего количества жирных кислот, общие липиды рдестов очень близки к растительным маслам (подсолнечному, кукурузному, рапсовому и т.д.), широко употребляемым человеком в пищу. Методом диффузии в агаре была обнаружена удивительно высокая антимикробная активность липидов по отношению к 17 тест-культурам микроорганизмов, принадлежащих к различным физиологическим группам, дрожжеподобным грибам рода Candida и другим микроорганизмам. Это позволяет сделать интересные предположения о наличии в нейтральных фракциях липофильных экдистероидов или других биологически активных веществ с близкой им структурой.

Были продолжены исследования, связанные с биомиметическими принципами конструирования экдистероидсодержащих липосом. Успешно продолжается работа по культивированию суспензионных культур клеток Serratula coronata и Ajuga reptans, по отработке методик определения их жизнеспособности и агрегированности.

Значительные результаты получены и в усовершенствовании технологической схемы выделения фитоэкдистероидов из растительного сырья и разделения полученной суммы экдистероидов на индивидуальные вещества.

Сотрудники лаборатории приняли участие в работе трех международных конференций - в Голландии, Германии и России. В декабре 1998 г. В.В.Володин выступил с пленарным докладом на Международной конференции в Новосибирске. Итогом работы лаборатории за 1998 г. является 28 научных публикаций, в том числе 4 статьи в журнале "Физиология растений", статьи в "Растительных ресурсах" и "Biochemical Systematics and Ecology", а также препринт "Экдистероидсодержащие липосомы и их характеристика (Л.А.Ковлер, В.В.Володин, Е.А.Пшунетлева).

В.Володин