CZ300861B6

CZ300861B6 - Prumyslový kmen SeIV zelené chlorokokální rasy Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb.

Info

Publication number: CZ300861B6
Application number: CZ20070765A
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: 2009-08-26
Also published as: CZ2007765A3

Abstract

Kmen rasy Scenedesmus quadricauda, který je schopen rust v prítomnosti vysokých koncentrací selenicitanu (Na.sub.2.n.SeO.sub.3.n.), které jsou letální pro bunky sbírkových (kontrolních) kmenu. Tento kmen roste i pri extrémne vysokých koncentracích selenu stejnou nebo vyšší rychlostí a je schopen absorbovat významne vyšší množství organicky vázaného selenu než kontrolní kmen. Krome autotrofního rustu ve fotobioreaktorech muže rust i heterotrofne ve fermentorech. Prítomnost selenanu (Na.sub.2.n.SeO.sub.4.n.) je však pro tento kmen toxická pri stejných koncentracích jako u kontrolní kultury.

Description

Oblast techniky

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

io

Dosavadní stav techniky

Selen je esenciální mikroelement v dietě mnoha organizmů, včetně lidí. Tomuto prvku je přisuzován značný zdravotní přínos. Epidemiologické studie ukázaly významnou roli selenu v pre15 věnci 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 antioxidační a antiradikálové ochrany organizmu. Doplnění selenu při jeho nedostatku má imuno20 stimulační 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 schopnosti rasových kultur vázat do svých struktur požadované prvky v závislosti na jejich koncentrací v živném roztoku a na technologii jejich kultivace je založeno i obohacování řas selenem.

V řasách bylo identifikováno několik sloučenin selenu (selenomethionin, dimetylselenopropionát, 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 vysokomolekulámí biomolekuly (proteiny, peptidy).

Rasové 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 jejich využití i pro ekonomicky výhodnou výrobu selenem oboha40 cených řas.

Komplikací je však toxicita seleničitanu, která brání jeho 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

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

K charakterizaci vyšlechtěného kmene byly sledovány růstové křivky při různých koncentracích seleničitanu a srovnány s růstovými křivkami sbírkového kmene a obsahem vnitrobuněčného organicky vázaného selenu při různých koncentracích seleničitanu v živném roztoku u vyšlechtěného rezistentního a sbírkového kmene (viz obr. 1 a 2).

Vyšlechtěný rezistentní kmen je schopný růst do vysokých sklizňových hustot (kolem 5 g sušiny/l) při koncentracích seleničitanu do 5,2 mM (tj. 400 mg Se/1 živného roztoku), zatímco inhibiční koncentrace seleničitanu pro divoký kmen je 0,13 mM (tj. 10 mg Se/1 živného roztoku). Rychlost růstu při vysokých koncentracích seleničitanu je u rezistentního kmene mírně vyšší než ío u kontrolního kmene v nepřítomnosti seleničitanu (obr. 1). Genetická stabilita rezistentního kmene byla ověřena dvouletým pasážováním na agarovém médiu bez selekčního tlaku, tj.

v nepřítomnosti seleničitanu.

Pokusy prokázaly, že kmen roste do vysokých sklizňových hustot i heterotrofně ve fermentoru. i s Jako zdroj energie uhlíku slouží glukóza.

Přehled obrázků

Obr. 1: Přírůstky sušiny (g/1) u sbírkového a rezistentního kmene řasy Scenedesmus quadricauda při různé koncentraci Na₂SeO₃ v živném roztoku.

Křivky wtO, wtlOO, wt200, wt400; Se 100, Se200, Se400: kultury kontrolního (wt) a rezistentního (SelV) kmene při koncentracích seleničitanu: 0; 1,3; 2,6 a 5,2 mM (tj. 0, 100, 200 a 400 mg

Se/1).

Obr. 2: Množství organicky vázaného selenu u rezistentního kmene SelV řasy Scenedesmus quadricauda pří různých koncentracích Na₂SeO₃ v živném roztoku.

Sloupečky ilustrují celkové množství sloučenin s organicky vázaným selenem (mg/g sušiny) a 30 podíl selenomethioninu (tmavá část sloupečků) při koncentracích seleničitanu: 0; 0,13; 0,6 a

1,3 mM (tj. 0, 10, 50, 100 mg Se/1).

Příklady provedení vynálezu 35

Příklad 1

Rezistence nového kmene vůči Na₂SeO₃ v živném roztoku byla sledována porovnáním přírůstků 40 sušiny v novém rezistentním kmeni řasy Scenedesmus quadricauda a sbírkovém kmeni. Byly stanoveny růstové křivky za různých koncentrací solí selenu. Výsledky jsou uvedeny na Obr. 1.

Příklad 2 45

Bylo sledováno množství organicky vázaného selenu u rezistentního kmene SelV řasy Scenedesmus quadricauda pří různých koncentracích Na₂SeO₃ v živném roztoku. Výsledky jsou uvedeny na Obr. 2.

Průmyslová využitelnost

Kmen Scenedesmus quadricauda SelV v se může využít například při výrobě selenem obohacené biomasy řas pro humánní výživu a pro výživu zvířat. Současné, postupy produkční kultivace .9 .

LZ. JUUOOi BO s řízeným chemickým složením rasové buňky mohou být využity pro veikoobjemovou produkci řas s vysokým obsahem organicky vázaného selenu.

Kromě vysoce aktuálního využití organicky vázaného selenu v biomedicíně je velmi atraktivní 5 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 ií 1. Průmyslový kmen SelV zelené chlorokokální řasy Scenedesrnus quadrícauda (Turp.) Bréb., uložený ve Sbírce autotrofhích organismů, Botanický ústav, Akademie věd ČR, Dukelská 135, CZ-379 82, Třeboň.
2. Průmyslový kmen Sel V zelené chlorokokální rasy Scenedesrnus quadrícauda (Turp.) Bréb.

20 podle nároku 1, který je schopný akumulovat do svých buněčných struktur selen ze seleničitanu sodného za současné rezistence vůči seleničitanu sodnému (Na₂SeO₃) v okolním prostředí s koncentrací do 5,2 mM.