ՀՀ ԳԱԱ «Հայկենսատեխնոլոգիա» գիտաարտադրական կենտրոնում կառուցվել են ցիանոբակտերիալ շտամներ, որոնք ունակ են սինթեզել 5-ամինոլևոլինաթթուն, որը կիրառվում է չարորակ ուռուցքների ախտորոշման և բուժման նպատակով

ՀՀ ԳԱԱ «Հայկենսատեխնոլոգիա» գիտաարտադրական կենտրոնում գենաինժեներիայի մեթոդների կիրառմամբ կառուցվել են մի շարք կայուն, կենսունակ, լավ վերարտադրվող և մրցունակ քաղցրահամ ջրերի բնակիչ միաբջիջ ցիանոբակտերիայի (Synechocystis) կլոններ, որոնք ունակ են լաբորատոր պայմաններում սինթեզել 0,170-0,245 գ/լ 5-ամինոլևոլինաթթուն (ԱԼԹ):

ԱԼԹ-ն գործնականում կիրառության տեսանկյունից արժեքավոր օրգանական միացություն է: Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ ԱԼԹ-ն ընդունակ է կուտակվելու քաղցկեղածին բջիջներում, վերածվելով ֆոտոսենսիբիլազատորի-պրոտոպորֆիրին IX-ի, որն առաջացնում է ակտիվ (սինգլետ) թթվածին տեսանելի լույսով միանվագ ճառագայթման ժամանակ, այն կիրառում են տարբեր լոկալիզացիայի չարորակ ուռուցքների ֆոտոախտորոշման, ֆոտոդինամիկ թերապիայի, ինչպես նաև ոչ քաղցկեղային բնութի մաշկային հիվանդությունների բուժման համար: Առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում ԱԼԹ-ինդուկցված ֆլյուորեսցենցիայի օգտագործման հնարավորությունը չարորակ ուռուցքի տեղային տարածման, ներվիրահատական ախտորոշման, էֆեկտիվ սպեցիֆիկ բուժման և հետագա վերահսկման համար:

 ԱԼԹ-ի օգտագործման հեռանկարային կիրառությունը հանգեցրել է աշխարհի շատ երկրներում դրա արտադրության նկատմամբ նկատելի հետաքրքրության:

Ծիրանագույն ֆոտոսինթեզող բակտերիաների բնական շտամներն ի վիճակի են ԱԼԹ արտազատել սննդամիջավայրում կոմերցիոն առումով շահութաբեր քանակությամբ: Այդ փաստը հաստատվել է նաև ՀՀ ԳԱԱ «Հայկենսատեխնոլոգիա» գիտաարտադրական կենտրոնում իրականացված հետազոտություններում:

Կենտրոնի Այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրների լաբորատորիայում 2015-2021 թթ-ին կատարված ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ամենահեռանկարային Rhodobacter sphaeroides, Rba. capsulatus շտամները, կախված աճի պայմաններից, ունակ են սինթեզելու մինչև 0,6 գ/լ ԱԼԹ։

«Մենք առաջին անգամ հաջողությամբ իրականացրել ենք ԱԼԹ սինթազան կոդավորող hemA գենի փոխանցում, որը կլոնավորվել է էվոլյուցիոն տեսանկյունից ավելի ցածր օրգանիզմից (ծիրանագույն ֆոտոսինթեզող բակտերիա) էվոլյուցիոն առումով բարձր` ցիանոբակտերիայի մեջ:

Rhodobacter spheroides շտամի hemA գենը մեկուսացվել, բազմապատկվել և կլոնավորվել է երկու ինտեգրատիվ պլազմիդների (վեկտորների) մեջ, որոնք նախագծվել և ստեղծվել են հատուկ հետերոլոգ սպիտակուցների էքսպրեսիայի համար՝ հաջորդականությամբ տարբերվող պրոմոտորում ապահովելով հետերոլոգ գենի տրանսկրիպցիան:

Ուսումնասիրությունների արդյունքում ստացվել են մի քանի կայուն, կենսունակ, լավ վերարտադրվող և մրցունակ Synechocystis-ի կլոններ, որոնք ունակ են լաբորատոր ֆերմենտացիայի պայմաններում սինթեզել 0,170-0,245 գ/լ ԱԼԹ»,- ասաց գիտական խմբի ղեկավար, ՀՀ ԳԱԱ «Հայկենսատեխնոլոգիա» գիտաարտադրական կենտրոնի փոխտնօրեն, Այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրների լաբորատորիայի վարիչ Վիգեն Գոգինյանը։

Արդյունքներն ամփոփված են մի շարք գիտական աշխատություններում․

1.      Novak M., Pavlečić M., Harutyunyan B., Goginyan V., Horvat P., Šantek B. (2017). Characteristics and selection of cultures of photosynthetic purple non-sulphur bacteria as a potential 5-aminolevulinic acid producers. Croatian Journal of Food Technology, Biotechnology and Nutrition, 12 (3-4), 113-119. https://hrcak.srce.hr/197800

2.      Novak M., Harutyunyan B., Goginyan V., Pavlečić M., Horvat P., Šantek B. (2018). Influence of initial malate concentration on 5-ALA synthesis during cultivation of Rhodobacter capsulatus B-6508. Electronic Journal of Natural Sciences NAS RA, 2(31), 3-8.

3.      Harutyunyan B., Novak M., Pavlečić M., Goginyan V., Hovhannesyan R., Melkumyan I., Šantek B. (2018). Influence of Glycine, Succinate, Levulinic Acid and Glutamate Concentrations on Growth of Purple Non-Sulfur Photosynthetic Bacteria and 5-Aminolevulinic Acid Production // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 4(7), 3839-3846. https://doi.org/10.15680/IJIRSET.2018.0704094

4.      Goginyan V., Harutyunyan B., Hovhannisyan R., Andreasyan N., Kalantaryan N. (2021). Purple Photosynthetic Bacteria: A Brief Research Overview on Distribution in Armenia and Biotechnological Application, In: Egamberdieva D., Birkeland NK., Li WJ., Panosyan H. (eds) Microbial Communities and their Interactions in the Extreme Environment. Microorganisms for Sustainability, v. 32, pp.115-140, Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-16-3731-5_7

5.      Harutyunyan B. (2018). Molecular-genetic verification of the taxonomic status of two strains of purple non-sulfur photosynthetic bacteria based on the analysis of nucleotide sequences of 16S rRNA gene. Electronic J. Natural Sciences NAS RA, 2(31), 57-60.

6.      Հարությունյան Բ. (2018). «Ֆոտոսինթեզող բակտերիաների կողմից 5-ամինալևուլինաթթվի կենսասինթեզի ուսումնասիրությունը»։ Կենսաբանական գիտությունների թեկնածուի ատենախոսություն, 126 էջ։

7.      Harutyunyan В., Bergantino E., Goginyan V. (2022). Recombinant Synechocystis sp. PCC 6803 strains construction for 5-aminolevulinic acid production. International Scientific Conference «Modern problems of genetics, genomics and biotechnology», Tashkent, Uzbekistan, 18 May 2022, Book of Abstracts, pp. 267-268.

8.      Goginyan V., Harutyunyan B., Hovhannisyan R., Novak M. (2023). 5-Aminolevulinic acid production: Strategies for microbial biosynthesis. Advances and perspective. In Book “Microbial Essentialism. An Industrial Prospective”, Imprint: Academic Press, Elsevier, Springer, 1st Edition, Chapter №13, 27 pp. Paperback ISBN: 9780443139321

Հետազոտությունն իրականացվել է Իտալիայի Պադուայի համալսարանի կենսաբանության ամբիոնի պրոֆեսոր Էլիզաբետա Բերգանտինոյի (գիտական խորհրդատու) ակտիվ մասնակցությամբ՝ «Ցիանոբակտերիալ ռեկոմբինանտ շտամների կառուցումը՝ 5-ամինալևուլինաթթվի 
արտադրության նպատակով» №21T-2I172 (2021-2023) նախագծի շրջանակներում։ Այն ֆինանսավորվել է ՀՀ ԿԳՄՍՆ Բարձրագույն կրթության և գիտության կոմիտեի կողմից։