Мақсаты

Жобаның мақсаты-бациллярлы шыққан мой-инозитол-фосфогидролазаны алу және зерттеу және оның негізінде рекомбинантты термостабильді фитаза алу.

Өзектілігі

Фосфор жоғары энергиялы және төмен энергиялы фосфаттардың, нуклеин қышқылдарының құрамдас бөлігі болып табылады. Ақуыз, фосфолипидтер, метаболикалық ферменттер мен жасушаішілік буферлерді синтездеу үшін қажет, қышқыл-негіз тепе-теңдігін қамтамасыз етеді және қаңқаның минералдануын қолдайды. Көбінесе ауылшаруашылық жануарларына арналған ақуыздардың, дәрумендер мен минералдардың негізгі көзі болып табылатын өсімдік тағамдарында фосфордың шамамен 60-90% фитин қышқылы және оның тұздары – фитаттар түрінде болады. Біркамералы асқазаны бар жануарлар (құстар, шошқалар, балықтар) фитаттарды сіңіре алмайды. Құстар мен шошқаларда фосфор тапшылығын болдырмау үшін фермерлер құрамында фосфор бар жемшөп қоспаларын пайдаланады, алайда бұл жемшөп пен сәйкесінше түпкілікті өнімнің құнын едәуір арттырады. Сонымен қатар, фитин қышқылы мен фитаттардың шығарылуы қоршаған ортаның ластануына, атап айтқанда эвтрофтануға әкеледі. Азықтың құрамына кіретін фитин қышқылы қоректік заттарға қарсы қасиеттерге ие, өйткені теріс зарядталған фитаттар кальций, темір, марганец, мырыш, калий және магний катиондарын байланыстырады, осылайша олардың биожетімділігін төмендетеді. Мио-инозитол-фосфогидролазалар фитаза әсеріне ие фитин қышқылы мен фитаттардың гидролизін монофосфатқа дейін катализдейді, бұл оларды жемге ферменттік қоспа ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Жобаның ғылыми жаңалығы – жаңа мио-инозитол-фосфогидролазаны алу және зерттеу, шамадан тыс экспрессия бойынша гендік-инженерлік жұмыстарды жүргізу және фитатгидролиздеуші фермент ретінде қолдану перспективасын бағалау болып табылады. Жобаның практикалық маңыздылығы – жем өнеркәсібінде қолдануға арналған және экологияға оң әсер ететін фитазалық әсер ететін рекомбинантты термостабильді ферменттік препаратты алу технологиясын әзірлеу болып табылады.

Күтілетін нәтижелер

Нәтижесінде фитазалық белсенділігі бар Bacillus штаммдарының жинағы құрылады, бациллярлы мио-инозитол-фосфогидролазалар бөлініп алынып, зерттеледі. Биохимиялық қасиеттері бойынша жүргізілген салыстырмалы талдау негізінде ең перспективалы фермент таңдалады. Гендік инженерия әдістерінің көмегімен термостабильді мио-инозитол-фосфогидролазаның рекомбинантты штамм-өндірушісі алынады. Осы штамм негізінде биотехнологиялық тәсілдерді қолдана отырып, рекомбинантты бациллярлық фитаза алу технологиясы әзірленеді. Құрғақ фитазаны бөліп алу, тазарту және сақтау шарттары айқындалады. Нәтижесінде бациллярлы мио-инозитол-фосфогидролаза негізінде жем өндірісінде қолдануға арналған фитазалық әсері бар биопрепарат дайындалады. Әлеуметтік-экономикалық әсер Қазақстанда өнеркәсіпте жоғары практикалық маңызы бар рекомбинантты ферменттерді алу технологияларын дамытудан тұрады.

Жоба жетекшісі

Балтин Кайрат, биология ғылымдарының кандидаты, аға ғылыми қызметкер. ResearcherID: AAQ-9372-2020, ORCID: 0000-0002-6187-7223, Scopus Author ID: 55437315200

Зерттеу тобының мүшелері

Хасенов Бекболат, профессор, химия ғылымдарының кандидаты, зертхана меңгерушісі. ResearcherID: AAM-8657-2020, ORCID: 0000-0003-4572-948X, Scopus Author ID: 36096620800

Актаева Сания, PhD, аға ғылыми қызметкер. ResearcherID: AAR-5133-2020, ORCID: 0000-0001-6346-5866, Scopus Author ID: 57439359000

Мадуахасова Арина, Л.Н. атындағы Еуразия ұлттық университетінің жаратылыстану факультетінің магистранты. Гумилева, микробиология және биотехнология мамандығы бойынша лаборант. Зерттеуші идентификаторы: JNE-6827-2023, ORCID: 0009-0005-1460-0802

Астраханов Мағжан, лаборант. Зерттеуші идентификаторы: JMP-6059-2023 ORCID: 0009-0005-4471-6072

Жоба тақырыбы бойынша жарияланымдар мен қорғау құжаттары

1. Aktayeva S., Baltin K., Kiribayeva A., Akishev Zh., Silayev D., Ramankulov Ye., Khassenov B. Isolation of Bacillus sp. A5.3 Strain with Keratinolytic Activity // Biology (MDPI). 2022, Vol 11, Issue 2, e244. https://doi.org/10.3390/biology11020244. Q1, Impact Factor 5.168, Cite Score 3.7, Percentile 71.
2. Akishev Zh., Aktayeva S., Kiribayeva A., Abdullaeva A., Baltin K., Mussakhmetov A., Tursunbekova A., Ramankulov Ye., Khassenov B. Obtaining of Recombinant
   Camel Chymosin and Testing Its Milk-Clotting Activity on Cow’s, Goat’s,
   Ewes’, Camel’s and Mare’s Milk // Biology (MDPI). 2022, Vol 11, Issue 11, e1545. https://doi.org/10.3390/biology11111545. Q1, Impact Factor 5.168, Cite Score 3.7, Percentile 71.
3. Akishev Zh., Kiribayeva A, Mussakhmetov A, Baltin K., Ramankulov Ye., Khassenov B. Constitutive expression of Camelus bactrianus prochymosin B in Pichia pastoris // Heliyon. 2021. Volume 7, Issue 5, e07137. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e07137. Q2, Impact Factor 3.776, Cite Score 5.5, Percentile 82.
4. Aktayeva S., Baltin K., Khassenov B. Isolation of Bacillus strains with eratinolytic activity // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. 2020, No 2.  P.95-99. https://doi.org/10.11134/btp.2.2020.11. РИНЦ 0.117.
5. Barshevskaya L.V., Sotnikov D.V., Zherdev A.V., Khassenov B.B., Baltin K.K., Eskendirova S.Z., Mukanov K.K., Mukantayev K.K., Dzantiev B.B. Triple Immunochromatographic System for Simultaneous Serodiagnosis of Bovine Brucellosis, Tuberculosis, and Leukemia // Biosensors (Basel). 2019 Vol.9(4),115. Pp. 1-10. https://doi.org/10.3390/bios9040115. Q2, Impact Factor 5.972, Cite Score 5.6, Percentile 89.
6. Kiribayeva A., Mukanov B., Silayev D., Akishev Zh., Ramankulov Ye., Khassenov B. Cloning, expression, and characterization of a recombinant xylanase from Bacillus sp. T6 // PloS One. 2022. Vol.17(3). E0202232. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202232. Q2, Impact Factor 4.069, Cite Score 5.5, Percentile 87.
7. Кириллов С.О., Абельденов С.К., Балтин К.К., Мусахметов А.С., Ли П.К., Силаев Д.В., Раманкулов Е.М., Хасенов Б.Б. Способ получения ферментной кормовой добавки фитазы // 25.09.2020 жылғы. №34593 Қазақстан Республикасы патенті.
8. Кириллов С., Абельденов С., Силаев Д., Хасенов Б. Рекомбинантный штамм Pichia pastoris X-33/appa, продуцирующий бактериальную фитазу AppA // 16.08.2017 жылғы. №32368 Казахстан Республикасы патенті.
9. Kirillov S., Silaev D., Abeldenov S., Khassenov B. Heterologous extracellular expression of bacterial phytase (AppA) in Pichia pastoris and its biochemical characterization // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. 2016. Iss.4. pp. 36-44.
10.  Abeldenov S., Kirillov S., Kiribayeva A., Silayev D. Khassenov B. Expression, purification and biochemical characterization of recombinant phosphohydrolase AppA in Escherichia coli // Biotechnology. Theory and Practice. 2014. №3. Pp.61-65.
11. Matta E., Kiribayeva A., Khassenov B., Matkarimov B., Ishchenko A. Insight into DNA substrate specificity of PARP1-catalysed DNA poly(ADP-ribosyl)ation // Scientific Reports. 2020. Vol.10(1), 3699. Pp.1-11. https://doi.org/10.1038/s41598-020-60631-0. Q1, IF 4.38, CiteScore 7.1, Percentile 93.
12. Turgimbayeva A, Abeldenov S, Zharkov D.O, Ishchenko A.A, Ramankulov Y, Saparbaev M, Khassenov B. Characterization of biochemical properties of an apurinic/apyrimidinic endonuclease from Helicobacter pylori // PloS One. 2018. Vol.13(8). E0202232. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202232. Q2, Impact Factor 4.069, Cite Score 5.5, Percentile 87.
13. Kalendar R., Khassenov B., Ramankulov Ye., Samuilova O., Ivanov K. Fast PCR: An in silico tool for fast primer and probe design and advanced sequence analysis // Genomics. 2017. Vol.109. pp. 312-319. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2017.05.005. Q2, Impact Factor 4.38, Cite Score 7.1, Percentile 58.
14. Abeldenov S., Talhaoui I., Zharkov D.O., Ishchenko A.A., Ramanculov E., Saparbaev M., Khassenov B. Characterization of DNA substrate specificities of apurinic/apyrimidinic endonucleases from Mycobacterium tuberculosis // DNA Repair. 2015, Vol. 33. Pp. 1-16. https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2015.05.007. Q2, Impact Factor 4.821, Cite Score 7.0, Percentile 70.
15. Актаева С.А., Балтин К.К., Кирибаева А.К., Раманкулов Е.М., Хасенов Б.Б. Штамм бактерий Bacillus licheniformis T7 – продуцент протеаз и кератиназы 12.11.2021 жылғы .№35357 Қазақстан Республикасы Патенті
16. Aktayeva S., Baltin K., Ramankulov Ye., Khassenov B. Isolation and identification of the keratin degrading bacteria // Journal of Biotechnology. 2019. Vol.305S. P.S30. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2019.05.112. Q2, Impact Factor 4.122, Cite Score 6.2, Percentile 71.
17. Akishev Zh., Abdullaeva A., Khassenov B., Ramankulov Ye. Pilot-scale production of recombinant Camelus bactrianus chymosin B in Pichia (Komagataella) pastoris under constitutive GAP promoter // Journal of Biotechnology. 2018. Vol. 280S. P.S61. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2018.06.200. Q2, Impact Factor 4.122, Cite Score 6.2, Percentile 71.

Қол жеткізілген нәтижелер

2024

Bacillus туысына жататын бактериялар топырақ, су, балшық үлгілерінен бөлініп алынды. Скрининг нәтижесінде селективті қоректік орталарда фитазды белсенділік көрсеткен изоляттар таңдалды. Молекулярлы-генетикалық және протеомды әдістермен фитазды белсенділік танытқан штаммдардың түрлік идентифкациясы жүргізілді. Алынған ақпарат нәтижесінде штаммдар Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis и Bacillus paralicheniformis ретінде идентифкацияланды. Бациллярлы мио-инозитол-фосфогидролазалар идентификациясы масс-спектрометрлік және протеомдық әдіс арқылы идентификацияланды.