Везде

ОБНБиохимия Biochemistry

  • ISSN (Print) 0320-9725
  • ISSN (Online) 3034-5294

17β-ГИДРОКСИСТЕРОИДДЕГИДРОГЕНАЗА ИЗ ГРИБА : БИОСИНТЕЗ В КЛЕТКАХ АКТИНОБАКТЕРИЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Вы можете
Код статьи
S30345294S0320972525090075-1
DOI
10.7868/S3034529425090075
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Тимакова Т.А.
  • Аффилиация:
    ФНЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
    Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Карпов М.В.
  • Аффилиация:
    ФНЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
    Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Николаева В.М.
  • Аффилиация:
    ФНЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
    Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Текучева Д.Н.
  • Аффилиация:
    ФНЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
    Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Шутов А.А.
  • Аффилиация:
    ФНЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
    Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Фокина В.В.
  • Аффилиация:
    ФНЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
    Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Донова М.В.
  • Аффилиация:
    ФНЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
    Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Том/ Выпуск
Том 90 / Номер выпуска 9
Страницы
1351-1364
Аннотация
17β-Гидроксистероиддегидрогеназа (17β-ГСД) – фермент, используемый в биотехнологии получения тестостерона из фитостерина. Гетерологичная 17β-ГСД из гриба катализирует NADPH-зависимое восстановление 17-оксотруппы андростендиона/андростединендиона, образующихся в клетках миколицбактерий в результате присущего им полиферментного процесса окисления алифатической боковой цепи фитостерина, с образованием тестостерона/Δ-дегидротестостерона соответственно. Объектом исследования являлась гетерологичная 17β-ГСД из гриба (17β-ГСД) с 6×His-меткой (6×His-17β-ГСД), синтезированная в клетках актинобактерий . Выделение и очистку рекомбинантного фермента проводили с помощью аффинной хроматографии. Наибольшую активность ферментный препарат 6×His-17β-ГСД проявлял по отношению к андростендиону. Активность 6×His-17β-ГСД зависела от NADPH и проявлялась в интервале pH от 6,0 до 9,0 с оптимумом при pH 7,0. Анализ кинетических характеристик показал, что свойства гетерологичного фермента 6×His-17β-ГСД, синтезированного в клетках , сравнимы с таковыми, полученными для фермента 17β-ГСД, выделенного из гриба , а также для рекомбинантных ферментов 17β-ГСД, синтезированных в клетках и . Результаты расширяют знания о микробных 17β-ГСД и свидетельствуют о перспективности применения рекомбинантных штаммов , экспрессирующих кодон-оптимизированную последовательность кДНК, кодирующую 17β-ГСД из гриба , для получения тестостерона из фитостерина.
Ключевые слова
фитостерин тестостерон 17β-гидроксистероиддегидрогеназа актинобактерии рекомбинантный фермент биотехнология
Дата публикации
20.03.2026
Год выхода
2026
Всего подписок
0
Всего просмотров
21

Библиография

  1. 1. Tekucheva, D. N., Nikolayeva, V. M., Karpov, M. V., Timakova, T. A., Shutov, A. A., and Donova, M. V. (2022) Bioproduction of testosterone from phytosterol by Mycolicibacterium neoaurum strains: “one-pot”, two modes, Bioresour. Bioprocess., 9, 116, https://doi.org/10.1186/s40643-022-00602-7.
  2. 2. Tekucheva, D. N., Fokina, V. V., Nikolayeva, V. M., Shutov, A. A., Karpov, M. V., and Donova, M. V. (2022) Cascade biotransformation of phytosterol to testosterone by Mycolicibacterium neoaurum VKM Ac-1815D and Nocardioides simplex VKM Ac-2033D strains, Microbiology, 91, 303-312, https://doi.org/10.1134/S0026261722300099.
  3. 3. Fernandez-Cabezon, L., Galan, B., and Garcia, J. L. (2016) Engineering Mycobacterium smegmatis for testosterone production, Microb. Biotechnol., 10, 151-161, https://doi.org/10.1111/1751-7915.12433.
  4. 4. Cassetta, A., Budefeld, T., Rizner, T. L., Kristan, K., Stojan, J., and Lamba, D. (2005) Crystallization, X-ray diffraction analysis and phasing of 17β-hydroxysteroid dehydrogenase from the fungus Cochliobolus lunatus, Acta Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun., 61, 1032-1034, https://doi.org/10.1107/S1744309105034949.
  5. 5. Brunskole, M., Kristan, K., Stojan, J., and Rizner, T. L. (2009) Mutations that affect coenzyme binding and dimer formation of fungal 17β-hydroxysteroid dehydrogenase, Mol. Cell. Endocrinol., 301, 47-50, https://doi.org/10.1016/j.mce.2008.07.023.
  6. 6. Fürtges, L., Conradt, D., Schätzle, M. A., Singh, S. K., Krasevec, N., Rizner, T. L., Müller, M., and Husain, S. M. (2016) Phylogenetic studies, gene cluster analysis, and enzymatic reaction support anthrahydroquinone reduction as the physiological function of fungal 17β-hydroxysteroid dehydrogenase, Chem. Biochem., 18, 77-80, https://doi.org/10.1002/cbic.201600489.
  7. 7. Zorko, M., Gottlieb, H. E., and Zakelj-Mavric, M. (2000) Pluripotency of 17β-hydroxysteroid dehydrogenase from the filamentous fungus Cochliobolus lunatus, Steroids, 65, 46-53, https://doi.org/10.1016/s0039-128X (99)00085-9.
  8. 8. Rizner, T.L., Stojan, J., and Adamski, J. (2001) Searching for the physiological function of 17β-hydroxysteroid dehydrogenase from the fungus Cochliobolus lunatus: studies of substrate specificity and expression analysis, Mol. Cell. Endocrinol., 171, 193-198, https://doi.org/10.1016/s0303-7207 (00)00424-x.
  9. 9. Plememitas, A., Zakelj-Mavric, M., and Komel, R. (1998) Hydroxysteroid dehydrogenase of Cochliobolus lunatus, J. Steroid. Biochem., 29, 371-372, https://doi.org/10.1016/0022-4731 (88)90041-6.
  10. 10. Kristan, K., Rizner, T. L., Stojan, J., Gerber, J. K., Kremmer, E., and Adamski, J. (2003) Significance of individual amino acid residues for coenzyme and substrate specificity of 17β-hydroxysteroid dehydrogenase from the fungus Cochliobolus lunatus, Chem. Biol. Interact., 143-144, 493-501, https://doi.org/10.1016/s0009-2797 (02)00205-3.
  11. 11. Kristan, K., Deluca, D., Adamski, J., Stojan, J., and Rizner, T. L. (2005) Dimerization and enzymatic activity of fungal 17β-hydroxysteroid dehydrogenase from the short-chain dehydrogenase/reductase superfamily, BMC Biochem., 6, 28, https://doi.org/10.1186/1471-2091-6-28.
  12. 12. Ulrih, N. P., and Rizner, T. L. (2006) Conformational stability of 17β-hydroxysteroid dehydrogenase from the fungus Cochliobolus lunatus, FEBS J., 273, 3927-3937, https://doi.org/10.1111/j.1742.
  13. 13. Kristan, K., Adamski, J., Rizner, T. L., and Stojan, J. (2007) Hist64 regulates accessibility to the active site in fungal 17 beta-hydroxysteroid dehydrogenase, Biochimie, 89, 63-71, https://doi.org/10.1016/j.biochi.2006.09.004.
  14. 14. Zhou, Y., Wang, Y., Chen, X., Feng, J., Wang, M., Wu, Q., and Zhu, D. (2021) Modulating the active site lid of an alcohol dehydrogenase from Ralstonia sp. enabled efficient stereospecific synthesis of 17β-hydroxysteroids, Enzyme Microb. Technol., 149, 109837, https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2021.109837.
  15. 15. Wei, Y., Mei, G., Zhao, J., Zhang, S., Qin, W., Sheng, Q., and Yang, Z. (2023) Testosterone biosynthesis from 4-androstene-3,17-dione catalyzed via bifunctional ketoreductase, Fermentation, 9, 998, https://doi.org/10.3390/fermentation9120998.
  16. 16. Guevara, G., Olortegui Flores, Y., Fernandez de Las Heras, L., Perera, J., and Navarro Llorens, J. M. (2019) Metabolic engineering of Rhodococcus ruber Chol-4: A cell factory for testosterone production, PLoS One, 14, e0220492, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0220492.
  17. 17. Tekucheva, D. N., Karpov, M. V., Fokina, V. V., Timakova, T. A., Shutov, A. A., and Donova, M. V. (2024) Single-stage bioconversion of phytosterol into testosterone by recombinant strains of Mycolicibacterium neoaurum, Microbiology, 93, 134-138, https://doi.org/10.1134/S0026261723603913.
  18. 18. Karpov, M., Sukhodolskaya, G., Nikolaeva, V., Fokina, V., Shutov, A., Donova, M., and Strizhov, N. (2016) Bio-based testosterone production from phytosterol, Proc. Nat. Acad. Sci. Belarus Chem. Ser., 3, 78.
  19. 19. Strizhov, N., Karpov, M., Sukhodolskaya, G., Nikolaevya, V., Fokina, V., Shutov, A., and Donova, M. (2016) Development of mycobacterial strains producing testosterone Proc. Nat. Acad. Sci. Belarus, Chem. Ser., 3, 57-58.
  20. 20. Berne, S., Lah, L., Korosec, B., Krasevec, N., and Komel, R. (2008) Progesterone-induced gene expression profile of the filamentous fungus Cochliobolus lunatus, Acta Chim. Slov., 55, 93-100.
  21. 21. Timakova, T. A., Fokina, V. V., Bubnova, T. V., Nemashkalov, V. A., and Donova, M. V. (2022) Optimization of growth conditions for the testosterone-producing Mycolicibacterium neoaurum strain, Opera Med. Physiol., 9, 98-104, https://doi.org/10.24412/2500-2295-2022-3-98-104.
  22. 22. Laemmli, U. K. (1970) Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature, 227, 680-685, https://doi.org/10.1038/227680a0.
  23. 23. Jork, H., Funk, W., Fischer, W., and Wimmer, H. (1990) Thin-layer chromatography. Reagents and detection methods. Physical and chemical detection methods: fundamentals, reagents I, VCH: Weinheim, Germany, 1a, 333-336.
  24. 24. Lobastova, T., Fokina, V., Pozdnyakova-Filatova, I., Tarlachkov, S., Shutov, A., and Donova, M. (2022) Insight into different stages of steroid degradation in thermophilic Saccharopolyspora hirsuta VKM Ac-666T strain, Int. J. Mol. Sci., 23, 16174. https://doi.org/10.3390/ijms232416174.
  25. 25. Rizner, T. L., and Zakelj-Mavric, M. (2000) Characterization of fungal 17β-hydroxysteroid dehydrogenases, Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol., 127, 53-63, https://doi.org/10.1016/s0305-0491 (00)00234-0.
  26. 26. Тимакова Т. А., Карпов М. В., Текучева Д. Н., Николаева В. М., Шутов А. А. (2024) Получение рекомбинантной НАДФ-Н-зависимой 17β-гидроксистероиддегидрогеназы и характеристика ее активности in vitro. Сборник докладов Международной научной конференции Актуальные аспекты и перспективы развития современной биотехнологии, Белгород, с. 110-116.
  27. 27. Bragin, E. Y., Shtratnikova, V. Y., Dovbnya, D. V., Schelkunov, M. I., Pekov, Y. A., Malakho, S. G., Egorova, O. V., Ivashina, T. V., Sokolov, S. L., Ashapkin, V. V., and Donova, M. V. (2013) Comparative analysis of genes encoding key steroid core oxidation enzymes in fast-growing Mycobacterium spp. strains, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 138, 41-53, https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2013.02.016.
  28. 28. Rohman, A., and Dijkstra, B. W. (2021) Application of microbial 3-ketosteroid Δ-dehydrogenases in biotechnology, Biotechnol. Adv., 49, 107751, https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2021.107751.
  29. 29. Egorova, O. V., Nikolaevya, V. M., Suzina, N. E., and Donova, M. V. (2004) Localization of 17β-hydroxysteroid dehydrogenase in Mycobacterium sp. VKM Ac-1815D mutant strain, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 94, 519-525, https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2004.12.044.
  30. 30. Rizner, T. L., Zakelj-Mavric, M., Plemenitas, A., and Zorko, M. (1996) Purification and characterization of 17β-hydroxysteroid dehydrogenase from the filamentous fungus Cochliobolus lunatus, J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 59, 205-214, https://doi.org/10.1016/s0960-0760 (96)00098-2.
  31. 31. Rizner, T. L., Moeller, G., Thole, H. H., Zakelj-Mavric, M., and Adamski, J. (1999) A novel 17β-hydroxysteroid dehydrogenase in the fungus Cochliobolus lunatus: new insights into the evolution of steroid-hormone signalling, Biochem. J., 337, 425-431, https://doi.org/10.1042/0264-6021:3370425.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека