Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Для цитирования:

Ларионова О. С., Древко Я. Б., Тычинин Н. Д., Крылова Л. С., Древко Б. И., Ларионов С. В. Оптимизация методов выделения и идентификации пептидов, выделенных из личинок Hermetia illucens // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 2. С. 150-160. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-2-150-160, EDN: YJIWQU

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
28.06.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 17)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
60:543.645.6:591.342.5
EDN: 
YJIWQU

Оптимизация методов выделения и идентификации пептидов, выделенных из личинок Hermetia illucens

Авторы: 
Ларионова Ольга Сергеевна, Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова
Древко Ярослав Борисович, Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова
Тычинин Николай Дмитриевич, Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова
Крылова Любовь Сергеевна , Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова
Древко Борис Иванович, Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова
Ларионов Сергей Васильевич, Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова
Аннотация: 

Данная статья посвящена выделению и идентификации водорастворимых пептидов, выделенных из биомассы личинок черной львинки Hermetia illucens. Цель этого исследования заключалась в оптимизации метода выделения и контроля белковых фракций для их препаративного получения. Установлено, что при помощи эксклюзионной хроматографии с использованием сит с размером пор 3.5 и 7 кДа получены белковые фракции с соответствующим интервалом молекулярных масс. При разделении анализируемых фракций методом высокоэффективной жидкостной хроматографии получена смесь трех пептидов с отличием в хроматографическом времени удерживания менее 1 минуты, что было подтверждено тремя параллельными экспериментами по выделению и очистке пептидов. Поскольку белковые фракции 1 и 2 имели сходные значения, а первая и третья – меньшую разницу во времени удерживания, полного разделения данных хроматографических пиков не происходило. Поэтому в дальнейшем из-за сходных физико-химических свойств нами было решено не разделять данные три белковые фракции с различными временами удерживания, а проводить исследования со смесью пептидов. Методом динамического рассеяния света установлено, что размер белков составил от 68 до 141 нм в белковой фракции 1, от 37 до 79 нм в белковой фракции 2 и от 43 до 122 нм в белковой фракции 3. Таким образом, авторами был разработан алгоритм выделения водорастворимых пептидов из личинок насекомых, основанный на разделении белков с использованием диализных мембран и дальнейшим подтверждением их состава и очистки методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с ультрафиолетовым детектором и методом динамического рассеяния света.

Благодарности: 
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 22-26-00167, https://rscf.ru/project/22-26-00167/).
Список источников: 
  1. Wright G. D. QA Antibiotic resistance where does it come from and what can we do about it // BMC Biology. 2010. Vol. 8. P. 123. https://doi.org/10.1186/1741-7007-8-123
  2. Arias C. A., Murray B. E. Emergence and management of drug-resistant enterococcal infections // Expert Rev. Anti. Infect. Ther. 2008. Vol. 6, № 5. P. 637–655. https://doi.org/10.1586/14787210.6.5.637
  3. Martens E., Demain A. L. The antibiotic resistance crisis, with a focus on the United States // J. Antibiot. 2017. Vol. 70, № 5. P. 520–526. https://doi.org/10.1038/ja.2017.30
  4. Payne D. J., Gwynn M. N., Holmes D. J., Pompliano D. L. Drugs for bad bugs: Confronting the challenges of antibacterial discovery // Nat. Rev. Drug Discov. 2007. Vol. 6. P. 29–40. https://doi.org/10.1038/nrd2201
  5. Tommasi R., Brown D. G., Walkup G. K., Manchester J. I., Miller A. A. ESKAPEing the labyrinth of antibacterial discovery // Nat. Rev. Drug Discov. 2015. Vol. 14. P. 529–542. https://doi.org/10.1038/nrd4572
  6. Manniello D., Moretta A., Salvia R., Scieuzo C., Lucchetti D., Vogel H., Sgambato A., Falabella P. Insect antimicrobial peptides: Potential weapons to counteract the antibiotic resistance // Cel. Mol. Life Sci. 2021. Vol. 78, № 9. P. 4259–4282. https://doi.org/10.1007/s00018-021-03784-z
  7. Lu H. L., Leger R. S. Insect immunity to Entomopathogenic fungi // Adv. Genet. 2016. Vol. 94. P. 251–285. https://doi.org/10.1016/bs.adgen.2015.11.002
  8. Hultmark D., Steiner H., Rasmuson T., Boman H. G. Insect immunity. Purification and properties of three inducible bactericidal proteins from hemolymph of immunized pupae of Hyalophora cecropia // Eur. J. Biochem. 1980. Vol. 106. P. 7–16. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1980.tb05991
  9. Ursic-Bedoya R., Buchhop J., Joy J. B., Durvasula R., Lowenberger C. Prolixicin: A novel antimicrobial peptide isolated from Rhodnius prolixus with differential activity against bacteria and Trypanosoma cruzi // Insect Mol. Biol. 2011. Vol. 20. P. 775–786. https://doi.org/10.1111/j.1365-2583.2011.01107
  10. Vilcinskas A. Anti-infective therapeutics from the Lepidopteran model host Galleria mellonella // Curr. Pharm. Des. 2011. Vol. 17. P. 1240–1245. https://doi.org/10.2174/138161211795703799
  11. Vonkavaara M., Pavel S. T. I., Hölzl K., Nordfelth R., Sjöstedt A., Stöven S. Francisella is sensitive to insect antimicrobial peptides // J. Innate Immun. 2013. Vol. 5. P. 50–59. https://doi.org/10.1159/000342468
  12. Kruse T., Kristensen H. H. Using antimicrobial host defense peptides as anti-infective and immunomodulatory agents // Expert Rev. Anti. Infect. Ther. 2008. Vol. 6, № 6. P. 887–895. https://doi.org/10.1586/14787210.6.6.887
  13. Chernysh S., Kim S. I., Bekker G., Pleskach V. A., Filatova N. A., Anikin V. B., Platonov V. G., Bulet P. Antiviral and antitumor peptides from insects // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. Vol. 99. P. 12628–12632. https://doi.org/10.1073/pnas.192301899
  14. Thomas S., Andrews A. M., Hay N. P., Bourgoise S. The anti-microbial activity of maggot secretions: Results of a preliminary study // J. Tissue Viability. 1999. Vol. 9, № 4. P. 127–132. https://doi.org/10.1016/s0965-206x(99)80032-1
  15. Bexfield A., Nigam Y., Thomas S., Ratcliffe N. A. Detection and partial characterization of two antibacterial factors from the excretions/secretions of the medicinal maggot Lucilia sericata and their activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) // Microbes Infect. 2004. Vol. 6, № 14. P. 1297–1304. https://doi.org/10.1016/j.micinf.2004.08.011
  16. Huberman L., Gollop N., Mumcuoglu K. Y., Block C., Galun R. Antibacterial properties of whole-body extracts and haemoloymph of Lucilia sericata maggots // J. Wound Care. 2007. Vol. 16, № 3. P. 123–127. https://doi.org/10.12968/jowc.2007.16.3.27011
  17. Jaklic D., Lapanje A., Zupancic K., Smrke D., Gunde-Cimerman N. Selective antimicrobial activity of maggots against pathogenic bacteria // J. Med. Microbiol. 2008. Vol. 57 (Pt. 5). P. 617–625. https://doi.org/10.1099/jmm.0.47515-0
  18. Arora S., Lim C. S., Baptista C. Antibacterial activity of Lucilia cuprina maggot extracts and its extraction techniques // Int. J. Integr. Biol. 2010. Vol. 9, № 1. P. 43–48.
  19. Arora S., Baptista C., Lim C. S. Maggot metabolites and their combinatory effects with antibiotic on Staphylococcus aureus // Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2011. Vol. 10, № 6. P. 1–8. https://doi.org/10.1186/1476-0711-10-6
  20. Barnes K. M., Gennard D. E., Dixon R. A. An assessment of the antibacterial activity in larval excretion/secretion of four species of insects recorded in association with corpses, using Lucilia sericata Meigen as the marker species // Bull. Entomol. Res. 2010. Vol. 100, № 6. P. 635–640. https://doi.org/10.1017/S000748530999071X
  21. Masiero F. S., Aquino M. F. K., Nassu M. P., Pereira D. I. B., Leite D. S., Thyssen P. J. First record of larval secretions of Cochliomyia macellaria (Fabricius, 1775) (Diptera: Calliphoridae) inhibiting the growth of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa // Neotrop. Entomol. 2017. Vol. 46, № 1. P. 125–129. https://doi.org/10.1007/s13744-016-0444-4
  22. El-Bassiony G. M., Stoffolano J. G. In vitro antimicrobial activity of maggot excretions/secretions of Sarcophaga (Liopygia) argyrostoma (Robineau-Desvoidy) // Afr. J. Microbiol. Res. 2016. Vol. 10, № 27. P. 1036–1043. https://doi.org/10.5897/AJMR2016.8102
  23. Швайцер М., Грин Б. Э., Сигалл К. И., Лоджи Д. Баркон ньютрасайнс корп. Получение растворимого изолята белка канолы. Патент № 2475036 C2 РФ, МПК A23J 1/14, A23J 3/14 ; № 2011105041/10 ; Заявл. 10.07.09 ; Опубл. 20.02.13, Бюл. 27. 23 с.
  24. Lowry O. H., Rosebrough N. J., Farr A. L., Randall R. J. Protein measurement with Folin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951. Vol. 193, № 1. P. 265–275.
  25. Ларионова О. С., Древко Я. Б., Ханадеев В. А., Горшунова С. В., Козлов Е. С., Ларионов С. В. Анализ белковых фракций водорастворимых пептидов методом динамического рассеяния света // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2023. Т. 23, вып. 1. C. 37–45. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2023-23-1-37-45
  26. Hong P., Koza S., Bouvier E. S. P. A Review size-exclusion chromatography for the analysis of protein biotherapeutics and their aggregates // J. Liq. Chromatogr. RT. 2012. Vol. 35. P. 2923–2950. https://doi.org/10.1080/10826076.2012.743724
  27. Patten P. A., Schellekens H. The immunogenicity of biopharmaceuticals: Lessons learned and consequences for protein drug development // Dev. Biol. (Basel). 2003. Vol. 112. P. 81–97.
  28. Rosenberg A. S. Effects of protein aggregates: An immunologic perspective // AAPS J. 2006. Vol. 8. P. 501–507. https://doi.org/10.1208/aapsj080359
  29. Philo J. S. A critical review of methods for size characterization of non-particulate protein aggregates // Curr. Pharm. Biotechnol. 2009. Vol. 10. P. 359–372. https://doi.org/10.2174/138920109788488815
  30. Striegel A., Yau W. W., Kirkland J. J., Bly D. D. Modern size-exclusion liquid chromatography: Practice of gel permeation and gel filtration chromatography. 2nd ed. New York : Wiley, 2009. 512 p.
  31. Wu C. S. Handbook of size-exclusion chromatography and related techniques. New York : Marcel Dekker, 2003. 720 p.
  32. Хлебцов Б. Н., Пылаев Т. Е., Ханадеев В. А., Хлебцов Н. Г. Применение спектроскопии поглощения и динамического рассеяния света в исследованиях систем золотых наночастиц + ДНК // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика. 2017. Т. 17, вып. 3. С. 136–149. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-3-136-149
Поступила в редакцию: 
30.10.2023
Принята к публикации: 
21.02.2024
Опубликована: 
28.06.2024