ИСТИНА

Объект исследования. В качестве модельного организма для исследования различных аспектов организации и функционирования мультигенных семейств лакказ и пероксидаз в данной работе был выбран типичных представитель ГБГ – Trametes hirsuta. Грибы рода Trametes играют важную роль в лесных экосистемах по всему земному шару, и во многих лесных биотопах это самый встречаемый род. Более того, большинство биотехнологически значимых ГБГ, исследованных и используемых на настоящий момент, также являются представителями рода Trametes. Цель и задачи. Целью данной работы является выявление эволюционных групп лакказ и пероксидаз гриба T. hirsuta (Polyporales, Basidiomycota) и исследование особенностей их участия в процессах биодеградации ксенобиотиков и лигнина. Для достижения цели работы были поставлены и решены следующие задачи: 1. Идентифицировать гены, входящие в состав мультигенных семейств лакказ и пероксидаз T. hirsuta. 2. Охарактеризовать особенности эволюционного формирования семейств генов лакказ и пероксидаз в грибах порядка Polyporales, установить эволюционно связанные (ортологические) группы генов, включающие в себя гены лакказ и пероксидаз T. hirsuta. 3. Установить закономерности секреции изоферментов и транскрипции генов лакказ и пероксидаз T. hirsuta при культивировании на контрольной среде, а также средах, содержащих синтетический краситель и лигнин. 4. Установить закономерности изменения молекулярного состава лигнина под воздействием лигнинолитической системы T. hirsuta. Научная новизна. В настоящей работе впервые проведен детальный эволюционный анализ формирования семейства генов лакказ и пероксидаз в грибах порядка Polyporales. Впервые предложена классификация изоферментов лакказ и пероксидаз на основе образуемых ими ортологических групп. Впервые для ГБГ, культивируемого в присутствии синтетического красителя и лигнина, проведен анализ состава экзопротеома, а также измерение уровней транскрипции для всех генов лакказ и пероксидаз. Впервые проведен анализ состава продуктов деградации лигнина ГБГ, и полученные данные сопоставлены с таковыми по составу экзопротеома. Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость настоящего исследования заключается во всестороннем изучении мультигенных семейств лакказ и пероксидаз для типичного представителя ГБГ – T. hirsuta. Полученные результаты в дальнейшем позволят понять индивидуальную роль каждого изофермента как в процессе биодеградации ксенобиотиков ГБГ, так и в процессе биотрансформации растительных и древесных субстратов этими грибами. С практической точки зрения предложенная в данной работе классификация с использованием концепции ортологических групп формирует научную основу для направленного выбора определенных изоферментов лакказ и пероксидаз, обладающих желаемыми для целевых биотехнологических процессов свойствами. Также полученные в ходе работы данные о молекулярном составе продуктов окислительной деполимеризации лигнина, образующиеся под воздействием лигнинолитической системы T. hirsuta, позволяют в дальнейшем оптимизировать процессы его валоризации через низкомолекулярные соединения. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Геном T. hirsuta содержит множественные неаллельные копии генов лакказ (семь полнофункциональных генов и один непроцессированный псевдоген) и пероксидаз (семь – марганец пероксидаз, девять – лигнин пероксидаз и две – версатил пероксидазы); 2. Все гены лакказ T. hirsuta произошли в результате множественной дупликации предкового гена приблизительно во второй половине раннего Мелового периода, а основные события дупликации генов пероксидаз происходили либо значительно раньше, либо позже указанного времени; 3. Принадлежность лакказ и пероксидаз к той или иной сформировавшейся в процессе эволюции ортологической группе является надежным критерием для их классификации с целью поиска как сходных, так и сильно отличающихся по физико-химическим и каталитическим свойствам изоферментов. 4. Основной группой ферментов, используемых T. hirsuta при деградации ксенобиотиков, являются лакказы, а при деградации лигнина – пероксидазы. 5. При деградации лигнина T. hirsuta существенное влияние на состав продуктов деградации оказывает как последовательность секреции, так и соотношение количества секретируемых грибом изоферментов пероксидаз.