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.
