Search academic texts

Registration Number

0824U001225, PhD dissertation

Title

Development of biotechnology for obtaining compounds with anti-inflammatory and antioxidant properties from the hairy roots of Artemisia tilesii Ledeb.

Author

Taisa A. Bohdanovych,

popup.head Matvieieva Nadiia A.
popup.opponent Artur Likhanov
popup.opponent Oksana V. Dybrovna
popup.review Sindarovska Yana R.
popup.review Natalia Shcherbak

Status

Доктор філософії, 091, Біологія

Date

07-05-2024

Description

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 091 Біологія (09 Біологія). – Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Київ, 2024. Дисертаційна робота присвячена створенню «бородатих» коренів з високим вмістом флавоноїдів, антиоксидантною, відновною та протизапальною активністю; стимулюванню синтезу поліфенольних сполук та отриманню сухих екстрактів з коренів полину, які мають перелічені вище біологічні активності. Шляхом генетичної трансформації з використанням Agrobacterium (Rhizobium) rhizogenes можна отримати культури «бородатих» коренів, які можуть рости необмежений час на поживних середовищах без додавання регуляторів росту та синтезувати біоактивні сполуки, зокрема флавоноїди, у кількості, що значно перевищує таку у вихідних рослинах. Рослини полину належать до лікарських і відомі синтезом таких сполук як артемізінін, полісахариди, терпени, флавоноїди (кверцетин, лютеолін та ін.). Разом з тим, досі мало вивченим є вид Artemisia tilesii Ledeb. Ці рослини мають обмежений ареал, пристосовані до екстремальних умов існування і можуть бути джерелом біологічно активних сполук. Саме тому, робота була спрямована на отримання флавоноїдовмісних екстрактів з протизапальними та антиоксидантними властивостями з попередньо отриманих автором «бородатих» коренів полину Тілесіуса. Такі екстракти можуть бути використані для створення нових ліків з антиоксидантними та протизапальними властивостями. Метою роботи було створення «бородатих» коренів A. tilesii та отримання з них сполук з протизапальними та антиоксидантними властивостями. Для досягнення поставленої мети було окреслено та вирішено наступні завдання: 1) здійснити генетичну трансформацію полину Тілесіуса диким агропіновим штамом Agrobacterium rhizogenes A4; 2) провести скринінг «бородатих» коренів за допомогою біохімічних методів; 3) проаналізувати зв'язок активності генів rolB, rolC, CHS (халконсинтази) та PAL (фенілаланін-амоній-ліази) з швидкістю росту різних ліній «бородатих» коренів та накопиченням ними флавоноїдів; 4) визначити вплив умов культивування на ріст «бородатих» коренів, синтез флавоноїдів та антоксидантну активність; 5) оптимізувати спосіб отримання екстрактів з протизапальними та антиоксидантними властивостями. У роботі використано такі методи досліджень: біотехнологічні, біохімічні, молекулярно-генетичні, методи статистичного аналізу даних. Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному. Уперше: 1) проведено комплексний аналіз отриманих ліній «бородатих» коренів A. tilesii, зокрема визначено відмінності у вмісті флавоноїдів, антиоксидантної та відновлювальної активностей, вмісті пероксиду водню, активностей супероксиддисмутази та каталази, а також проведено порівняння особливостей ліній, отриманих з використанням дикого штаму A. rhizogenes та тих, що мають гетерологічні гени ifn-α2b та nptII; 2) методом ВЕРХ порівняно вміст фенольних кислот зразків «бородатих» коренів полину Тілесіуса; 3) доведено пряму кореляцію активності rolB та rolС генів зі швидкістю росту «бородатих» коренів A. tilesii та обернену кореляцію активності PAL з вмістом флавоноїдів; 4) визначено вплив фенілаланіну, освітлення та метилжасмонату на ріст культур «бородатих» коренів A. tilesii, синтез флавоноїдів та антиоксидантну активність; 5) показано наявність противірусної та протизапальної активностей у екстрактах «бородатих» коренів A. tilesii; 6) оптимізовано спосіб отримання флавоноїдовмісних екстрактів з «бородатих» коренів полину з використанням двоетапного культивування та еліситації метилжасмонатом. Практичне значення отриманих результатів: 1) отримані лінії «бородатих» коренів, які проявили антиоксидантну, відновлювальну, противірусну та протизапальну активності, можуть бути джерелом цінних біологічно активних сполук; 2) сухий екстракт, отриманий з таких коренів, може використовуватись як основа для виробництва препаратів з рослинної сировини; 3) оптимізований спосіб отримання біоактивного флавоноїдовмісного комплексу дозволяє ефективно використовувати корені та масштабувати процес за допомогою культивування коренів на безгормональному рідкому середовищі в біореакторах. Результати теоретичних та практичних досліджень можуть представляти інтерес для фармацевтичної та медичної галузей, а також для біотехнологів та представників промисловості, які зацікавлені у інтенсифікації виробництва сполук з цілим спектром біологічних активностей. Ключові слова: Artemisia tilesii, Agrobacterium (Rhizobium) rhizogenes, rol гени, «бородаті» корені, флавоноїди, вторинний метаболізм, антиоксидантна активність, протизапальна активність, відновлювальна активність, противірусна активність, наночастки, метилжасмонат, еліситори, біоактивний екстракт.