Разработка быстрого метода экстракции природного синего хромофора из цианобактерий

Исследовательская группа под руководством доцента Юу Хиросэ из Технологического университета Тоёхаси разработала высокоэффективный и быстрый метод экстракции фикоцианобилина (PCB) — природного синего хромофора цианобактерий.

Проблема: PCB ковалентно связан с фикоцианином, компонентом светособирающего белкового комплекса. Традиционные методы его выделения требуют специализированных знаний, длительных процедур и/или дорогих реагентов.

Решение: Новый метод включает обработку клеток цианобактерий этанолом в условиях высокой температуры (125°C) и высокого давления (100 бар). Процедура состоит из двух этапов:

  1. Промывка спиртом при комнатной температуре и атмосферном давлении для удаления нековалентно связанных хромофоров (например, хлорофилла).
  2. Три 5-минутные обработки в указанных экстремальных условиях для отделения PCB от белковой матрицы и его экстракции в этанол.

Эффективность экстракции сравнима с традиционными методами. Использование этанола в качестве растворителя позволяет применять полученный PCB в качестве пищевого красителя.

Перспективы применения:

  1. Пищевая и фармацевтическая промышленность: PCB устойчив к высокой температуре и кислым условиям, что компенсирует ограничения фикоцианина. Метод позволяет обогатить концентрацию PCB в 143 раза по сравнению с сухим порошком клеток и в 25 раз по сравнению с очищенным фикоцианином, что открывает путь к созданию функциональных продуктов и лекарств с противовоспалительными и антиоксидантными свойствами.
  2. Синтетическая биология: PCB функционирует как хромофор фоторегулируемых белков (фотосвитчей). Метод позволяет экстрагировать PCB, меченный изотопами (13C и 15N), из клеток, выращенных на изотопной среде. Такой PCB полезен для исследования структуры фотосвитчей методами колебательной спектроскопии и ЯМР. Эксперименты подтвердили, что экстрагированный PCB успешно встраивается в фоторецепторный белок, сохраняя нормальную спектральную чувствительность к зеленому и красному свету.

Технология может способствовать как разработке новых продуктов, так и структурному изучению и модификации различных PCB-связывающих фотосвитчей.