Вступ. Базидіоміцети білої гнилі є продуцентами ферментів, які руйнують клітинну стінку рослин, в тому числі її лігнінові компоненти. Тому завдяки своїм екологічним і біологічним особливостям вони мають значний потенціал для виробництва окремих груп гідролітичних ферментів за відповідних умов культивування [1-4].
Ферменти, що деполімеризують рослинні полісахариди, представляють великий інтерес для біотехнології, оскільки продукти їх каталізу можуть бути використані як прекурсори в процесах, що генерують біопродукти, наприклад, паливо, папір, продукти харчування, корми для тварин тощо [1-4].
Одним із видів базидіоміцетів білої гнилі є Schizophyllum сommune, що належить до родини Schizophyllaceae порядку Agaricales [2, 5].
Цей гриб є широко розповсюдженим, зустрічається у природних середовищах по всьому світу. Schizophyllum commune відіграє важливу екологічну роль у процесі розкладання рослинного матеріалу. Цей гриб має певну відмінність від інших дереворуйнуючих грибів. S. commune обмежено здатний розкладати лігнін і тому не відповідає типовим характеристикам видів білої гнилі. Натомість S. commune має один із найширших наборів ферментів, що розкладають целюлозу та геміцелюлозу, включаючи екзоглюканази та інші целюлази. Цей процес розкладання відіграє важливу роль у природному циклі розкладання та поверненні поживних речовин у ґрунт [2].
Крім своєї екологічної ролі, Schizophyllum commune також має значення в наукових дослідженнях. Цей гриб є об'єктом досліджень у генетиці, мікології, біохімії, фізіології та інших галузях науки. Також варто відзначити, що Schizophyllum commune використовується у медицині. Він був виявлений як джерело біологічно активних речовин, таких як протипухлинні, імуномодулюючі, антибіотичні, антиоксидантні та інші лікувально-профілактичні сполуки [5, 6].
Одним з важливих ферментів, що має промислове значення та виробляється Schizophyllum commune є екзоглюканаза, також відома як екзоцелобіогідролаза або екзоцелюлаза. Екзоглюканаза належить до сімейства гідролітичних ферментів – целюлаз. Цей фермент здатний каталізувати гідроліз глікозидних зв'язків в полісахаридах, зокрема в целюлозі та інших гліканах, що містяться у різних організмах, включаючи рослини та гриби [3, 4]. Екзоглюканази діють на кінці полісахаридного ланцюга, розщеплюючи його на молекули цукру. У випадку целюлози, це може бути розкладання на целобіозу або глюкозу. Це відбувається шляхом розриву бета-1,4-глікозидних зв'язків, які з'єднують молекули цукру у полісахаридному ланцюзі.
Цей фермент у Schizophyllum commune грає важливу роль у розкладанні рослинної біомаси. Гриб може взаємодіяти з мертвими рослинними залишками, такими як гілки, листя та деревні стовбури, і розкладати їх на більш прості речовини. Екзоглюканази допомагають розщеплювати целюлозу у цих рослинних матеріалах, забезпечуючи грибу доступ до цінних ресурсів для живлення [3, 4].
Також екзоцелобіогідролази є об'єктом активних досліджень, оскільки їх властивості можна модифікувати та оптимізувати для різних біотехнологічних застосувань, таких як виробництво біопалива, харчові процеси (наприклад у виробництві харчових добавок, які поліпшують текстуру та стабільність продуктів), виробництво пребіотиків тощо. Дослідження активності екзоглюканази у базидієвих грибів є актуальним оскільки може сприяти відкриттю нових ефективних ферментів для цих застосувань або оптимізації існуючих процесів [1-5].
Тому метою роботи є дослідження активності екзо-β-глюканази у штамів базидієвого гриба Schizophyllum commune.
Матеріали та методи. Об’єктом дослідження були три штами 1767, 1768 та 1769 Schizophyllum commune з Колекції шапинкових грибів Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України ІБК.
Активність екзо-β-глюканази (EC 3.2.1.91 екзоцелобіогідролаза, 1,4-β-D-глюканцелобіогідролаза) оцінювали за рівнем гідролізу фільтрувального паперу (ФП-активність, звикористанням Whatman № 1, щільність 80 г/м2 ). Склад реакційних сумішей при визначенні ферментативної активності та умови проведення реакцій відповідали рекомендаціям IUPAC [7].
Кількість глюкози, що утворювалась у результаті дії ферменту, визначали фотометрично феріціанідним методом [8]. За одиницю ферментативної активності (international units – IU) приймали утворення 1 мкмоль редукуючих цукрів (для полімерних субстратів) протягом 1 хв за температури 40 °С при додаванні 1 мл культурального фільтрату. (ІU/см3, мкмоль/(хв*см3)).
Ферментативну екзоглюканазну активність у штаму S. commune вивчали на рідкому синтетичному середовищі такого складу (г/дм3): NH4NO3 – 3; MgSO4х3H2O – 0,5; глюкоза – 30, в різні варіанти якого додавали пептон – 10, або бурякову мелясу – 10, або подрібнений фільтрувальний папір – 10, або карбоксиметилцелюлозу - 10. Глибинне культивування проводили на орбітальному шейкері в умовах постійного перемішування (180 об/хв), в колбах Ерленмеєра на 250 мл, за температури 30 0C, протягом 10 діб, в трьох повторах.
Результати та обговорення. В результаті проведеного глибинного культивування було визначено, що максимальне значення активності екзо-β-глюканази у штаму S. commune 1768 склало 0,15+-0,03 ІU/см3 на синтетичному середовищі з фільтрувальним папером (6 доба культивування). При цьому на середовищі з карбоксиметилцелюлозою активність екзоглюканази була меншою в 1,5-1,8 разів, в залежності від штаму. На середовищі з мелясою і особливо з пептоном, активність цього ферменту була значно меншою, що пояснюється відсутністю в середовищі індукторів біосинтезу екзо-β-глюканази (целюлози або її похідних).
Висновки. Отже, активність екзо-β-глюканази базидієвого гриба S. commune залежить від складу живильного середовища і потребує подальших досліджень.
Список використаної літератури:
1.Joseph A. Bentil Biocatalytic potential of basidiomycetes: Relevance, challenges and research interventions in industrial processes. Scientific African, 2021, Vol. 11. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2021.e00717
2.Rytioja J, Hildеn K, Yuzon J, Hatakka A, de Vries RP, Mäkelä MR. Plant-polysaccharide-degrading enzymes from Basidiomycetes. Microbiol Mol Biol Rev. 2014, 78(4): 614-49. doi: 10.1128/MMBR.00035-14
3.Eyalira J. Okal, Mehtab Muhammad Aslam, Joseph K. Karanja, Witness J. Nyimbo. Mini review: Advances in understanding regulation of cellulase enzyme in white-rot basidiomycetes. Microbial Pathogenesis, 2020, Vol. 147. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2020.104410
4.Peralta, Rosane & Silva, Bruna & Kato, Camila & Seixas, Flavio & Bracht, Adelar. Enzymes from Basidiomycetes – Peculiar and Efficient Tools for Biotechnology. Biotechnology of Microbial Enzymes 2017: DOI: 119-149. 10.1016/B978-0-12-803725-6.00005-4.
5.Бухало А.С., Дуган О.М., Максимюк М.Р., Ліновицька В.М. Ферментативна активність вищого базидіального гриба Schizophyllum commune. Вісник Національного авіаційного університету. 2012. № 3. С. 154-159.
6.Beta-Glucan in Foods and Health Benefits / ed. by S. Aoe, T. Morita, N. Ohno. MDPI, 2022, р. 184. https://doi.org/10.3390/books978-3-0365-5108-1
7.Ghose T.K. Measurement of cellulase activity. Pure and Applied Chemistry, 1987. 59(2): 257–268. https://doi.org/10.1351/pac198759020257
8.Скуратовская О. Д. Контроль качества продукции физико-химическими методами. 3. Сахар и сахарные кондитерские изделия. 2-е изд. перераб. и доп. М.: ДеЛи принт, 2005. 124 с.
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter