Влияние фотосенсибилизатора бенгальского розового на продуктивность и пигментный состав Haematococcus pluvialis

  • Елизавета Ивановна Печенкина Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-0757-2872
  • Татьяна Викторовна Самович Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-3469-3752
  • Николай Владимирович Козел Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-1-58-69

Аннотация

Установлена стимуляция синтеза астаксантина в клетках Haematococcus pluvialis светом высокой интенсивности в сочетании с действием фотосенсибилизатора бенгальского розового. Выявлено, что при использовании бенгальского розового в качестве дополнительного индуктора каротиногенеза на свету высокой интенсивности происходит увеличение сухого веса гематококка, а также диаметра клеток в суспензии по сравнению с эффектом действия на клетки водоросли только света высокой интенсивности. Наблюдаемые приросты сухого веса существенны: превышение над контролем достигает 40 %. Высказано предположение, что увеличение сухого веса, диаметра клеток гематококка и выхода астаксантина при добавлении в среду инкубации H. pluvialis фотосенсибилизатора на фоне действия света высокой интенсивности связано не с усилением стрессового воздействия (так как использованные концентрации бенгальского розового слишком малы для индукции фотоокислительного стресса), а с сигнальными свойствами генерируемого бенгальским розовым синглетного кислорода, который может являться первичным агентом в трансдукции сигнала, запускающего повышенный синтез астаксантина в клетках H. pluvialis.

Биографии авторов

Елизавета Ивановна Печенкина, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник лаборатории биофизики и биохимии растительной клетки

Татьяна Викторовна Самович, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; старший научный сотрудник лаборатории биофизики и биохимии растительной клетки

Николай Владимирович Козел, Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; заведующий лабораторией биофизики и биохимии растительной клетки

Литература

  1. Shimidzu N, Goto M, Miki W. Carotenoids as singlet oxygen quenchers in marine organisms. Fisheries Science. 1996;62(1):134–137. DOI: 10.2331/fishsci.62.134.
  2. Hussein G, Sankawa U, Goto H, Matsumoto K, Watanabe H. Astaxanthin, a carotenoid with potential in human health and nutrition. Journal of Natural Products. 2006;69(3):443–449. DOI: 10.1021/np050354+.
  3. Johnson EA, SchroederWA. Microbial carotenoids. In: FiechterA, editor. Downstream processing biosurfactants/carotenoids. Berlin: Springer-Verlag; 1996. p. 119–178. (Advances in biochemical engineering/biotechnology; volume 53). DOI: 10.1007/BFb0102327.
  4. Krishna KB, Mohanty P. Secondary carotenoid production in green algae. Journal of Scientific and Industrial Research. 1998;57(2):51–63.
  5. Guerin M, Huntley ME, Olaizola M. Haematococcus astaxanthin: applications for human health and nutrition. Trends in Biotechnology. 2003;21(5):210–216. DOI: 10.1016/S0167-7799(03)00078-7.
  6. Higuera-Ciapara I, Félix-Valenzuela L, Goycoolea FM. Astaxanthin: a review of its chemistry and applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2006;46(2):185–196. DOI: 10.1080/10408690590957188.
  7. Yuan J-P, Chen F. Identification of astaxanthin isomers in Haematococcus lacustris by HPLC-photodiode array detection. Biotechnology Techniques. 1997;11(7):455–459. DOI: 10.1023/A:1018441411746.
  8. Lorenz RT, Cysewski GR. Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin. Trends in Biotechnology. 2000;18(4):160–167. DOI: 10.1016/s0167-7799(00)01433-5.
  9. Naguib YMA. Antioxidant activities of astaxanthin and related carotenoids. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2000;48(4):1150–1154. DOI: 10.1021/jf991106k.
  10. Del Campo JA, García-González M, Guerrero MG. Outdoor cultivation of microalgae for carotenoid production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology. 2007;74(6):1163–1174. DOI: 10.1007/s00253-007-0844-9.
  11. Spiller GA, Dewell A. Safety of an astaxanthin-rich Haematococcus pluvialis algal extract: a randomized clinical trial. Journal of Medicinal Food. 2003;6(1):51–56. DOI: 10.1089/109662003765184741.
  12. Gandin E, Lion Y, Van de Vorst A. Quantum yield of singlet oxygen production by xanthene derivatives. Photochemistry and Photobiology. 1983;37(3):271–278. DOI: 10.1111/j.1751-1097.1983.tb04472.x.
  13. Kozel NV. [Investigation of the possibility of using Rose Bengal photosensitizer as an inducer of astaxanthin accumulation in Haematococcus pluvialis cells]. In: Volotovskii ID, editor. Molekulyarnye, membrannye i kletochnye osnovy funktsionirovaniya biosistem. Mezhdunarodnaya nauchnaya konferentsiya, Trinadtsatyi s’ezd Belorusskogo obshchestvennogo ob’edineniya fotobiologov i biofizikov: tezisy dokladov; 27–29 iyunya 2018 g.; Minsk, Belarus’ [Molecular, membrane and cellular foundations of the functioning of biosystems. International scientific conference, Thirteenth congress of the Belarusian Public Association of Photobiologists and Biophysicists: abstracts; 2018 June 27–29; Minsk, Belarus]. Mіnsk: Belarusian State University; 2018. p. 116. Russian.
  14. Mel’nikov SS, Manankina EE, Budakova EA, Shalygo NV. Katalog geneticheskogo fonda khozyaistvenno poleznykh vidov vodoroslei [Catalog of the genetic fund of economically useful species of algae]. Minsk: Belaruskaja navuka; 2011. 101 p. Russian.
  15. Nichols HW, Bold HC. Trichosarcina polymorpha Gen. et Sp. Nov. Journal of Phycology. 1965;1(1):34–38. DOI: 10.1111/j.1529-8817.1965.tb04552.x.
  16. Rudic V, Dudnicenco T, inventors; Institute of Microbiology of the Academy of Sciences of Moldova, Moldova State University, assignees. Process for cultivation of green alga Haeamatococcus pluvialis (Flotow). Moldova patent a 2000 0154. 2000 September 28.
  17. Katsuda T, Shimahara K, Shiraishi H, Yamagami K, Ranjbar R, Katoh S. Effect of flashing light from blue light emitting diodes on cell growth and astaxanthin production of Haematococcus pluvialis. Journal of Bioscience and Bioengineering. 2006;102(5):442–446. DOI: 10.1263/jbb.102.442.
  18. Rodriguez-Amaya DB, Kimura M. HarvestPlus handbook for carotenoid analysis. Washington: HarvestPlus; 2004. 63 p. (HarvestPlus technical monograph; 2).
  19. Milenković SM, Zvezdanović JB, Anđelković TD, Marković DZ. The identification of chlorophyll and its derivatives in the pigment mixtures: HPLC-chromatography, visible and mass spectroscopy studies. Advanced Technologies. 2012;1(1):16–24.
  20. Forni E, Ghezzi M, Polesello A. HPLC separation and fluorimetric estimation of chlorophylls and pheophytins in fresh and frozen peas. Chromatographia. 1988;26(1):120–124. DOI: 10.1007/BF02268135.
  21. Olajire AA, Ameen AB, Abdul-Hammed M, Adekola FA. Occurrence and distribution of metals and porphyrins in Nigerian coal minerals. Journal of Fuel Chemistry and Technology. 2007;35(6):641–647. DOI: 10.1016/S1872-5813(08)60001-8.
  22. Yuan J-P, Chen F. Hydrolysis kinetics of astaxanthin esters and stability of astaxanthin of Haematococcus pluvialis during saponification. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1999;47(1):31–35. DOI: 10.1021/jf980465x.
  23. Rokitskii PF. Biologicheskaya statistika [Biological statistics]. Minsk: Vyshjejshaja shkola; 1973. 320 p. Russian
Опубликован
2021-03-12
Ключевые слова: Haematococcus pluvialis, каротиногенез, астаксантин, окислительный стресс, активные формы кислорода, бенгальский розовый, синглетный кислород
Как цитировать
Печенкина, Е. И., Самович, Т. В., & Козел, Н. В. (2021). Влияние фотосенсибилизатора бенгальского розового на продуктивность и пигментный состав Haematococcus pluvialis. Экспериментальная биология и биотехнология, 1, 58-69. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-1-58-69
Выпуск
№ 1 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Биотехнология и микробиология

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).