CZ300808B6

CZ300808B6 - Prumyslový kmen Scenedesmus quadricauda SeIV+VI zelené chlorokokální rasy Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb

Info

Publication number: CZ300808B6
Application number: CZ20070764A
Authority: CZ
Inventors: Doušková@Irena; Hlavová@Monika; Umysová@Dáša; Vítová@Milada; Zachleder@Vilém
Original assignee: Mikrobiologický ústav AV CR, v.v.i.
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-08-12
Also published as: CZ2007764A3

Abstract

Kmen Scenedesmus quadricauda SeIV+VI, který je schopen rust v prítomnosti vysokých koncentrací jak selenicitanu tak selenanu (Na.sub.2.n.SeO.sub.3.n., Na.sub.2.n.SeO.sub.4.n.), poprípade ve smesi obou sloucenin, které jsou letální pro bunky sbírkových (kontrolních) kmenu. Tento kmen roste i pri vysokých koncentracích selenu a je schopen absorbovat významne vyšší množství organicky vázaného selenu než kontrolní kmen. Krome autotrofního rustu ve fotobioreaktorech muže rust i heterotrofne ve fermentorech.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká kmene Scenedesmus quadricauda SelV+VI zelené jednobuněčné rasy Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb. s vysokou produkcí organicky vázaného selenu a současně rezistentního vůči vysokým koncentracím seleniěitanu a selenanu v prostředí.

Dosavadní stav techniky

Selen je esenciální mikroelement v dietě mnoha organizmů, včetně lidí. Tomuto prvku je prisu15 zován značný zdravotní přínos. Epidemiologické studie ukázaly významnou roli selenu v prevenci a zpomalení vývoje rakoviny prsu, prostaty a tlustého střeva. Selen hraje také důležitou roli v savčím vývoji, v imunitních funkcích a zpomalení procesu stárnutí, funkci štítné žlázy, v léčbě neplodnosti, kardiovaskulárních a neurologických onemocnění. Podílí se na detoxikaci těžkých kovů a organických karcinogenů a je ve formě peroxidáz jednou z nejaktivnějších složek anti20 oxidační a antiradikálové ochrany organizmu. Doplnění selenu při jeho nedostatku má imunostimulační efekt zejména u pacientů prodělávajících chemoterapii.

Jednobuněčné mikroskopické sladkovodní řasy se vyznačují schopností absorbovat a kumulovat ve svých strukturách látky, které se nacházejí v živném prostředí. Uvedené produkty našly uplatnění například v lékařské diagnostice, farmacii a potravinářství. Na schopností řasových kultur vázat do svých struktur požadované prvky v závislosti na jejich koncentraci v živném roztoku a na technologii jejich kultivace je založeno i obohacování řas selenem.

V řasách bylo identifikováno několik sloučenin selenu (selenomethionin, dimethylselenopropio30 nát, Se-allylselenocystein). Za míru kvality řas jako zdroje „organického selenu“ se považuje obsah selenomethioninu jak volného tak vázaného v bílkovinách. Vedle těchto sloučenin selenu se v řasách vyskytují i další využitelné formy selenových sloučenin jak nízkomolekulámích derivátů aminokyselin a metabolitů tak vysokomolekulární biomolekuly (proteiny, peptidy).

Řasové buňky obohacené selenem mohou sloužit jako vynikající levný zdroj těchto látek. Zájem o kultury mikroskopických řas a jejich využití ve výživě lidí a zvířat, ve farmacii, kosmetice a dalších aplikacích se ve světě postupně zvyšuje.

Současná výkonná kultivační technologie a dosud získané poznatky v oblasti rasových preparátů jsou podkladem pro rozšíření jejích využití i pro ekonomicky výhodnou výrobu selenem obohacených řas.

Komplikací je však toxicita anorganických sloučenin selenu, která brání jejich technologicky a ekonomicky výhodnějšímu použití ve vyšších koncentracích a poměrně nízký příjem selenu do buněk řas. Řešením je použití vyšlechtěných kmenů řas s odolností buněk vůči vysokým koncentracím anorganických sloučenin selenu a se schopností vázat vyšší množství sloučenin selenu.

Podstata vynálezu 50

Výše uvedené nedostatky odstraňují řasy podle tohoto vynálezu. Vyšlechtěný kmen Scenedesmus quadricauda SelV+VI zelené jednobuněčné řasy Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb. je rezistentní vůči vysokým koncentracím selenanu. Tento kmen byl získán pasážováním a selekcí sbírkového kmene Scenedesmus quadricauda Gr/15 tak, že na něj bylo působeno současně seleničitanem a selenanem v živném roztoku jako mutačním a selekčním agens.

K charakterizaci vyšlechtěného kmene byly sledovány růstové křivky při různých koncentracích selenanu a srovnány s růstovými křivkami sbírkového kmene (viz Graf 1).

Vyšlechtěný rezistentní kmen je schopný růst do vysokých sklizňových hustot (kolem 5 g sušiny/1) pri koncentracích jak seleničitanu tak selenanu popřípadě směsi obou sloučenin do 5,2 mM (tj. 400 mg Se/1 živného roztoku), zatímco inhibiční koncentrace jak seleničitanu tak selenanu pro divoký kmen je 0,13 mM (tj. 10 mg Se/1 živného roztoku). Rychlost růstu při vysokých koncentracích seleničitanu a selenanu je u rezistentního kmene nižší než u kontrolního ío kmene v nepřítomnosti sloučenin selenu (Graf 1). Genetická stabilita rezistentního kmene byla ověřena dvouletým pasážováním na agarovém médiu bez selekčního tlaku, tj. v nepřítomnosti sloučenin selenu.

Pokusy prokázaly, že kmen roste do vysokých sklizňových hustot i heterotrofně ve fermentoru.

Jako zdroj energie uhlíku slouží glukóza.

Příklad provedení vynálezu

Rezistence nového kmene vůči Na₂SeO₃ a Na₂SeO₄ v živném roztoku byla sledována porovnáním přírůstků sušiny v novém rezistentním kmeni rasy Scenedesmus quadricauda a sbírkovém kmeni. Byly stanoveny růstové křivky za různých koncentrací solí selenu. Výsledky jsou uvedeny na obr. 1.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1

Přírůstky sušiny (g/1) u sbírkového a rezistentního kmene řasy Scenedesmus quadricauda při různé koncentraci Na₂SeO_} aNa₂SeO₄ v živném roztoku. Křivky WT/0, WT/100IV, WT/10OVI,

WT/5OIVa5OVI; Se^(IV+VI)/0, Se^(IV+V[)/1001V, Se^(lv+VI)/100VI, Se^(IV+v,)/5OIV+5OVI: kultuiy kontrolního (WT) a rezistentního (SelV+VI) kmene pri koncentracích selenanu (VI) a seleničitanu (IV): 0,100, 50+50 mg Se/1 (tj. 0; 1,3; 0,6+0,6 mM).

Průmyslová využitelnost

Kmen Scenedesmus quadricauda SelV+VI se může využít například při výrobě selenem obohacené biomasy řas pro humánní výživu a pro výživu zvířat. Současné, postupy produkční kultivace s řízeným chemickým složením rasové buňky mohou být využity pro velkoobjemovou produkci řas s vysokým obsahem organicky vázaného selenu.

Kromě vysoce aktuálního využití organicky vázaného selenu v biomedicíně je velmi atraktivní využití těchto sloučenin jako doplňkové stravy hospodářských zvířat, u nichž se nedostatek selenu projevuje zhoršením zdravotního stavu a váhovým úbytkem. Kromě toho zvýšení obsahu selenových sloučenin u hospodářských zvířat umožní dodávat přes potravní řetězec selenové sloučeniny i do lidské populace.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Průmyslový kmen Scenedesmus quadricauda SelV+VI zelené chlorokokální řasy Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb., uložený ve Sbírce autotrofiiích organismů, Botanický ústav Akademie věd ČR, Dukelská 135, CZ-379 82, Třeboň.

io 2. Průmyslový kmen Scenedesmus quadricauda SelV+VI zelené chlorokokální řasy Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb. podle nároku 1, který je schopný akumulovat do svých buněčných struktur selen ze seleničitanu sodného (Na₂SeO₂) a selenanu sodného (Na2SeO4) za současné rezistence vůči oběma sloučeninám.