Фенольные соединения составляют большую и разнообразную группу вторичных метаболитов высших растений и водорослей. В клетках морских красных водорослей встречаются такие фенольные метаболиты как фенольные кислоты, флавоноиды, кумарины, фенольные терпеноиды и разнообразные бромированные фенольные соединения. Исследования последних десятилетий свидетельствуют о том, что данная группа метаболитов имеет значительный прикладной потенциал в сфере медицины, причем различные биологические эффекты приурочены к конкретным молекулам или молекулярным профилям фенольных соединений, полученным из определенных видов водорослей. В ходе данного проекта проводится скрининг 20 видов, относящихся к 7 порядкам красных водорослей и представляющих типичную альгофлору Арктического шельфа: исследуются молекулярные профили фенольных метаболитов в клетках красных водорослей и выявляются группы соединений, метаболически и/или функционально связанных с фенольными метаболитами. Параллельно оцениваются разные типы биологической активности фенольных метаболитов: антибактериальная, противогрибковая, альгицидная, а также генотоксическая/генопротекторная. На основе всего комплекса полученных данных будет сформирована целостная картина роли фенольных соединений в метаболизме представителей разных таксономических групп Rhodophyta и оценен прикладной потенциал данной группы веществ.
Собраны 20 видов красных водорослей, представляющих типичную альгофлору Российской Арктики. Из талломов всех водорослей выделены метаболиты фенольной природы. Исследование общего содержания этих метаболитов в клетках водорослей показало, что наибольшие количества фенольных соединений накапливают представители пор. Ceramiales и гигартиновая водоросль F. lumbricalis. Анализ молекулярных профилей этих соединений позволил выявить в исследованных экстрактах водорослей более 80 фенольных метаболитов, среди которых преобладали бромфенолы (ланозол, метил-ланозол и др.) и разнообразные фенольные кислоты.
Исследовано влияние солености морской воды на биохимический состав красных водорослей. Показано, что биохимические адаптации водорослей к изменениям солености воды связаны, в первую очередь, с колебаниями содержания в клетках фенольных метаболитов различной природы, аминокислот, углеводов и метаболитов липидного обмена.
1. Выделены и структурно охарактеризованы фенольные метаболиты 20 видов красных водорослей, представляющих типичную альгофлору Российской Арктики: Ahnfeltia plicata (пор. Ahnfeltiales), Palmaria palmata (пор. Palmariales), Corallina officinalis (пор. Corallinales), Ceramium virgatum, Ptilota gunneri, Phycodrys rubens, Polysiphonia stricta, Savoiea arctica, Vertebrata fucoides, Odonthalia dentata, Rhodomela confervoides, R. lycopodioides (пор. Ceramiales), Coccotylus brodiei, Furcellaria lumbricalis, Euthora cristata, Cystoclonium purpureum, Polyides rotunda, Dumontia contorta (пор. Gigartinales), Rhodochorton purpureum (пор. Acrochaetiales), Porphyra umbilicalis (пор. Bangiales). Таким образом, получена единая матрица данных, описывающая структурное разнообразие фенольных соединений представителей семи порядков красных водорослей, более половины из которых изучаются впервые. В исследованных экстрактах водорослей был аннотирован 81 метаболит фенольной природы. Доминирующими классами фенольных соединений водорослей являются моно- и дибромфенолы и разнообразные фенольные кислоты. Показано, что накопление бромфенолов характерно для представителей сем. Rhodomelaceae (Ceramiales. Помимо родомеловых водорослей, относительно высокое содержание некоторых бромфенолов было отмечено у P. rubens, C. virgatum и P. umbilicalis. У представителей пор. Gigartinales в молекулярном профиле фенольных метаболитов преобладают фенольные кислоты. Среди исследованных водорослей лишь представители одного вида, P. rubens (Ceramiales), показали способность одновременно накапливать в клетках и бромированные фенольные соединения, и фенольные кислоты.
2. В талломах 20 видов красных водорослей определено общее содержание фенольных соединений, а также содержание флавоноидов и фенольных кислот. Показано, что общее содержание фенольных соединений в исследованных объектах варьирует от 0.1% до 2.3% сух. массы. Данные по содержанию флавоноидов и фенольных кислот показывают, что фенольные соединения этих классов в наибольшей степени накаливаются в талломах F. lumbricalis, что подтверждает данные метаболитного профайлинга.
3. Исследовано содержание фотосинтетических пигментов в талломах 20 видов красных водорослей. Выявлена группа видов, характеризующихся относительно высокими значениями содержания хлорофилла (5–7 мг/г сух. массы) и фикоэритрина (18–34 мг/г сух. массы) – это представители пор. Ceramiales (P. rubens, S. arctica, P. gunneri и др.), а также некоторые гигартиновые водоросли (E. cristata, C. brodiei) и P. palmata. Показано, что содержание каротиноидов не всегда коррелирует с содержанием других групп пигментов и в большей степени отражает не систематическое положение объектов, а их экологические предпочтения (в частности, типичную глубину произрастания и, соответственно, уровень освещенности).
4. Изучено содержание пероксида водорода и продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в талломах водорослей. Показано, что уровень интенсивности ПОЛ хорошо коррелирует с содержанием пероксида водорода в нестрессированных водорослях. Для водорослей, содержащих значительные количества фенольных соединений, характерны относительно низкие значения содержания пероксида водорода и интенсивности ПОЛ. По-видимому, фенольные метаболиты красных водорослей, независимо от их молекулярного профиля, вносят существенный вклад в работу антиоксидантных систем этих организмов.
5. Исследовано влияние солености морской воды на содержание и профиль фенольных соединений и ряда других ключевых первичных и вторичных метаболитов, минеральный состав, содержание пигментов, активных форм кислорода и компонентов антиоксидантных систем в талломах V. fucoides, P. rubens (Ceramiales) и F. lumbricalis (Gigartinales). Показано, что химический состав всех трех объектов в большей степени изменяется при снижении солености воды, чем при ее повышении. Наибольшую чувствительность к снижению солености воды показал P. rubens. Биохимические адаптации водорослей к изменениям солености воды связаны, в первую очередь, с колебаниями содержания в клетках фенольных метаболитов различной природы, аминокислот, углеводов и метаболитов липидного обмена. У всех объектов изменение солености воды привело к изменениям общего содержания фенольных соединений. У церамиевых водорослей (V. fucoides, P. rubens) наблюдалась прямая зависимость между соленостью воды и накоплением фенольных метаболитов. Напротив, содержание фенольных соединений (кумаровой, гидроксикоричной, 4-гидроксиминдальной кислот и др.) в талломах F. lumbricalis было максимальным в контроле и снижалось как при уменьшении, так и при увеличении солености.
6. Получен первый блок пилотных данных по антибиотической и генотоксической активности фенольных метаболитов красных водорослей.
Собраны 20 видов красных водорослей, представляющих типичную альгофлору Российской Арктики. Из талломов всех водорослей выделены метаболиты фенольной природы. Исследование общего содержания этих метаболитов в клетках водорослей показало, что наибольшие количества фенольных соединений накапливают представители пор. Ceramiales и гигартиновая водоросль F. lumbricalis. Анализ молекулярных профилей этих соединений позволил выявить в исследованных экстрактах водорослей более 80 фенольных метаболитов, среди которых преобладали бромфенолы (ланозол, метил-ланозол и др.) и разнообразные фенольные кислоты.
Исследовано влияние солености морской воды на биохимический состав красных водорослей. Показано, что биохимические адаптации водорослей к изменениям солености воды связаны, в первую очередь, с колебаниями содержания в клетках фенольных метаболитов различной природы, аминокислот, углеводов и метаболитов липидного обмена.
