RU2380374C1 - Antimicrobial peptide - Google Patents

Antimicrobial peptide Download PDF

Info

Publication number
RU2380374C1
RU2380374C1 RU2008128522/13A RU2008128522A RU2380374C1 RU 2380374 C1 RU2380374 C1 RU 2380374C1 RU 2008128522/13 A RU2008128522/13 A RU 2008128522/13A RU 2008128522 A RU2008128522 A RU 2008128522A RU 2380374 C1 RU2380374 C1 RU 2380374C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cys
gly
peptide
ala
wamp
Prior art date
Application number
RU2008128522/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Игоревна Одинцова (RU)
Татьяна Игоревна Одинцова
Цезий Алексеевич Егоров (RU)
Цезий Алексеевич Егоров
Евгений Васильевич Гришин (RU)
Евгений Васильевич Гришин
Александр Александрович Василевский (RU)
Александр Александрович Василевский
Александр Хусаинович Мусолямов (RU)
Александр Хусаинович Мусолямов
Евгений Александрович Рогожин (RU)
Евгений Александрович Рогожин
Анна Александровна Славохотова (RU)
Анна Александровна Славохотова
Виталий Анатольевич Пухальский (RU)
Виталий Анатольевич Пухальский
Александр Николаевич Шиян (RU)
Александр Николаевич Шиян
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Priority to RU2008128522/13A priority Critical patent/RU2380374C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2380374C1 publication Critical patent/RU2380374C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: biologically active peptide WAMP-1 having the following amino acid sequence: Ala1-Gln2-Arg3-Cys4-Gly5-Asp6-Gln7-Ala8-Arg9-Gly10-Ala11-Lys12-Cys13-Pro14-Asn15-Cys16-Leu17-Cys18-Cys19-Gly20-Lys21-Tyr22-Gly23-Phe24-Cys25-Gly26-Ser27-Gly28-Asp29-Ala30-Tyr31-Cys32-Gly33-Ala34-Gly35-Ser36-Cys37-Gln38-Ser39-Gln40-Cys41-Arg42-Gly43-X, where X-Cys44 or Cys44-Arg45, expresses antimicrobial action.
EFFECT: peptide can be used for protection of plants and foodstuff against pathogenic fungi and bacteria.
3 dwg, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к биохимии, к биологически активным пептидам, обладающим антимикробной активностью, которые могут быть использованы в биотехнологии для создания устойчивых к патогенам форм сельскохозяйственных культур и в пищевой промышленности для консервации продуктов питания.The invention relates to biochemistry, to biologically active peptides with antimicrobial activity, which can be used in biotechnology to create pathogen-resistant forms of crops and in the food industry for preserving food.

Потери урожая сельскохозяйственных культур, связанные с патогенами (грибами, бактериями, вирусами и вироидами), насекомыми-вредителями и нематодами достигают 45% [Oeke B.C., Dehne H.W., Schonbeck P., Weber A. Crop Production and Crop Protection: Estimated Losses in Major Food and Cash Crops. - 1994. - Elsevier, Amsterdam]. Помимо снижения производства сельскохозяйственной продукции, патогены ухудшают ее качество. Так микотоксины Fusarium sp., присутствующие в зараженном зерне, токсичны для человека и животных. Ежегодно ущерб, наносимый патогенами и вредителями, достигает 100 миллиардов долларов. На фоне стремительного роста населения Земли на 1,5% в год увеличивается и потребность в пищевом белке, которая в настоящее время составляет 230 млн. тонн в год, что делает проблему повышения урожайности сельскохозяйственных культур чрезвычайно актуальной. Традиционные методы селекции не всегда эффективны из-за отсутствия соответствующих генов устойчивости, кроме того, они трудоемки и длительны. Использование химических средств защиты растений представляет существенную угрозу экологической безопасности и позволяет снизить потери урожая лишь на 5-10%.Crop losses associated with pathogens (fungi, bacteria, viruses and viroids), pests and nematodes reach 45% [Oeke BC, Dehne HW, Schonbeck P., Weber A. Crop Production and Crop Protection: Estimated Losses in Major Food and Cash Crops. - 1994. - Elsevier, Amsterdam]. In addition to reducing agricultural production, pathogens degrade its quality. So Fusarium sp. Mycotoxins present in infected grains are toxic to humans and animals. The damage caused by pathogens and pests annually reaches 100 billion dollars. Against the backdrop of the rapid growth of the Earth’s population by 1.5% per year, the need for food protein is also increasing, which currently amounts to 230 million tons per year, which makes the problem of increasing crop yields extremely urgent. Traditional selection methods are not always effective due to the lack of appropriate resistance genes, in addition, they are laborious and time consuming. The use of chemical plant protection products poses a significant threat to environmental safety and can reduce crop losses by only 5-10%.

Альтернативной стратегией повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к патогенам и насекомым-вредителям, а также к стрессовым факторам окружающей среды абиотической природы (засухе, засоленности почвы и др.) служит генетическая инженерия, которая позволяет встраивать чужеродные гены, обуславливающие устойчивость, в геномы культурных растений. Растет спектр трансгенов, используемых для трансформации растений. Путем генетической трансформации уже получены сельскохозяйственные культуры, устойчивые к гербицидам, насекомым-вредителям, а также абиотическому стрессу.An alternative strategy to increase the resistance of crops to pathogens and insect pests, as well as to environmental stress factors of an abiotic nature (drought, soil salinity, etc.) is genetic engineering, which allows you to embed foreign genes that cause resistance in the genomes of cultivated plants. The spectrum of transgenes used to transform plants is growing. Through genetic transformation, crops resistant to herbicides, pests, and abiotic stress have already been obtained.

Известен генетически модифицированный сорт папайи, устойчивый к вирусу кольцевой пятнистости, за счет встраивания в геном гена белка оболочки вируса [Ferreira S.A., Pitz K.Y., Manshardt R., Zee F., Fitch M., Gonsalves D. Virus coat protein transgenic papaya provides practical control of papaya ringspot virus in Hawaii. // Plant Dis. - 2002. - Vol.86. - P.101-106]. Известен генетически модифицированный сорт картофеля, устойчивый к вирусу скручивания листа. В этом случае устойчивость к вирусу обеспечивается ингибированием активности гена репликазы [Delvas M., Ceriani M.F., Collavita M., Butzonich I., Hopp H.E. Analysis of transgenic potato plants expressing potato leaf-roll virus coat protein gene. // Plant Physiol. - 1993. - Vol.102 - P.174-180].A genetically modified papaya variety that is resistant to the ring spot virus is known by incorporating the envelope protein of the virus into the genome [Ferreira SA, Pitz KY, Manshardt R., Zee F., Fitch M., Gonsalves D. Virus coat protein transgenic papaya provides practical control of papaya ringspot virus in Hawaii. // Plant Dis. - 2002 .-- Vol.86. - P.101-106]. A genetically modified potato variety is known that is resistant to leaf curling virus. In this case, resistance to the virus is provided by inhibiting the activity of the replicase gene [Delvas M., Ceriani M.F., Collavita M., Butzonich I., Hopp H.E. Analysis of transgenic potato plants expressing potato leaf-roll virus coat protein gene. // Plant Physiol. - 1993. - Vol.102 - P.174-180].

В настоящее время не известны генетически модифицированные сельскохозяйственные культуры, устойчивые к грибам и бактериям.Currently, genetically modified crops resistant to fungi and bacteria are not known.

По современным представлениям в растениях содержится целый арсенал средств, который позволяет им бороться с патогенами и насекомыми-вредителями. Существенную роль среди них играют соединения, обладающие антимикробными свойствами, к которым относятся вторичные метаболиты растений - фитоалексины и фитоантисипины, а также ряд белков и пептидов. Повышение устойчивости растений может быть достигнуто как усилением экспрессии собственных генов, участвующих в защитных реакциях, так и встраиванием в геном генов, кодирующих белки и пептиды с антимикробными свойствами, из других видов растений. В этом смысле антимикробные пептиды, обладающие широким спектром антимикробного действия, представляют особый интерес, поскольку их гены могут быть непосредственно встроены в геном чувствительных к патогенам растений с использованием методов генетической трансформации [Carlini C.R., Grossi-de-Sa M.F. Plant toxic proteins with insecticidal properties. A review on their potentialities as bioinsecticides. // Toxicon. - 2002. - Vol.40. - P.1515-1539].According to modern concepts, plants contain a whole arsenal of tools that allows them to fight against pathogens and insect pests. A significant role among them is played by compounds possessing antimicrobial properties, which include secondary plant metabolites - phytoalexins and phytoantisipins, as well as a number of proteins and peptides. An increase in plant resistance can be achieved both by enhancing the expression of native genes involved in defense reactions, and by incorporating genes encoding proteins and peptides with antimicrobial properties from other plant species into the genome. In this sense, antimicrobial peptides with a wide spectrum of antimicrobial activity are of particular interest, because their genes can be directly inserted into the genome of plants sensitive to pathogens using genetic transformation methods [Carlini C.R., Grossi-de-Sa M.F. Plant toxic proteins with insecticidal properties. A review on their potentialities as bioinsecticides. // Toxicon. - 2002 .-- Vol. 40. - P.1515-1539].

Известен наиболее близкий к заявляемому по структуре и антифунгальным свойствам пептид EAFP1, выделенный из коры Eucommia ulmoides [Two novel antifungal peptides distinct with a five-disulfide motif from the bark of Eucommia ulmoides Oliv. // FEBS Lett. - 2002. - Vol.521. - P.87-90]. Вещество относится к семейству цистеин-богатых хитин-связывающих пептидов, ингибирует рост некоторых патогенных грибов и бактерий в концентрациях 3,5-30 мкМ.Known closest to the claimed in structure and antifungal properties is the peptide EAFP1 isolated from the bark Eucommia ulmoides [Two novel antifungal peptides distinct with a five-disulfide motif from the bark of Eucommia ulmoides Oliv. // FEBS Lett. - 2002 .-- Vol.521. - P.87-90]. The substance belongs to the family of cysteine-rich chitin-binding peptides, inhibits the growth of certain pathogenic fungi and bacteria in concentrations of 3.5-30 μM.

Изобретение решает задачу расширения ассортимента пептидов растительного происхождения, обладающих антимикробной активностью.The invention solves the problem of expanding the range of peptides of plant origin with antimicrobial activity.

Поставленная задача решается за счет структуры нового пептида WAMP-1, имеющего следующую аминокислотную последовательность:The problem is solved due to the structure of the new WAMP-1 peptide having the following amino acid sequence:

Ala1-Gln2-Arg3-Cys4-Gly5-Asp6-Gln7-Ala8-Arg9-Gly10-Alall-Lysl2-Cys13-Pro14-Asnl5-Cysl6-Leul7-Cysl8-Cysl9-Gly20-Lys21-Tyr22-Gly23-Phe24-Cys25-Gly26-Ser27-Gly28-Asp29-Ala30-Tyr31-Cys32-Gly33-Ala34-Gly35-Ser36-Cys37-Gln38-Ser39-Gln40-Cys41-Arg42-Gly43-X,Ala 1 -Gln 2 -Arg 3 -Cys 4 -Gly 5 -Asp 6 -Gln 7 -Ala 8 -Arg 9 -Gly 10 -Ala ll -Lys l2 -Cys 13 -Pro 14 -Asn l5 -Cys l6 -Leu l7 -Cys l8 -Cys l9 -Gly 20 -Lys 21 -Tyr 22 -Gly 23 -Phe 24 -Cys 25 -Gly 26 -Ser 27 -Gly 28 -Asp 29 -Ala 30 -Tyr 31 -Cys 32 -Gly 33 -Ala 34 -Gly 35 -Ser 36 -Cys 37 -Gln 38 -Ser 39 -Gln 40 -Cys 41 -Arg 42 -Gly 43 -X,

где Х - Cys44 (WAMP-1a) или Cys44-Arg45 (WAMP-1b).where X is Cys 44 (WAMP-1a) or Cys 44 -Arg 45 (WAMP-1b).

Заявляемый пептид проявляет выраженную антифунгальную и антимикробную активность в отношении следующих грибов-патогенов растений, плесневых грибов и патогенных бактерий: Fusarium solani VKM F-142, Fusarium verticillioides VKM F-670, Fusarium oxysporum TCXA-4, Botrytis cinerea VKM F-85, Neurospora crassa VKM F-184, Pseudomonas syringae pv. tomato, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis и Erwinia carotovora. Для полного ингибирования роста перечисленных грибов и бактерий in vitro необходимы микромолярные концентрации пептида.The inventive peptide exhibits pronounced antifungal and antimicrobial activity against the following plant pathogens, molds, and pathogenic bacteria: Fusarium solani VKM F-142, Fusarium verticillioides VKM F-670, Fusarium oxysporum TCXA-4, Botrytis cinerea VKMporo Furopo VKMpouropoMporopoMpoMropo VKMporopoMpoMropo VKMpouropro crassa VKM F-184, Pseudomonas syringae pv. tomato, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis and Erwinia carotovora. To completely inhibit the growth of these fungi and bacteria in vitro, micromolar concentrations of the peptide are necessary.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая антимикробная активность заявляемого пептида.The technical result of the invention is the high antimicrobial activity of the claimed peptide.

Пептид WAMP-1 состоит из 44 или 45 аминокислотных остатков и может быть получен химическим синтезом, биотехнологически или выделен из семян пшеницы Triticum kiharae, которая относится к семейству злаковые Роасеае, классу однодольные Monocotyledones, отделу покрытосеменные или цветковые растения Magnoliophyta (Angiospermae).The WAMP-1 peptide consists of 44 or 45 amino acid residues and can be obtained by chemical synthesis, biotechnologically, or isolated from the seeds of Triticum kiharae wheat, which belongs to the Roaceae family of cereals, the monocotyledonous Monocotyledones class, the angiosperms or flowering plants of Magnoliophyta (Angiospermae).

Изобретение иллюстрируют рисунки:The invention is illustrated by the drawings:

Фиг.1 - Разделение суммарного экстракта из 10 г семян пшеницы методом аффинной хроматографии на колонке HiTrap™ Heparin HP объемом 5 мл (Amersham Biosciences, США) ступенчатым градиентом NaCl, скорость элюции - 1 мл/мин. Детектирование белков и пептидов в элюате по оптической плотности при 280 нм. Серым прямоугольником отмечена фракция, содержащая пептид WAMP-1.Figure 1 - Separation of the total extract of 10 g of wheat seeds by affinity chromatography on a HiTrap ™ Heparin HP 5 ml column (Amersham Biosciences, USA) with a NaCl step gradient, elution rate - 1 ml / min. Detection of proteins and peptides in the eluate by optical density at 280 nm. The gray rectangle indicates the fraction containing the WAMP-1 peptide.

Фиг.2 - Разделение 100-мМ фракции, содержащей пептид WAMP-1 (см. фиг.1), с помощью гель-фильтрации на колонке Superdex Peptide HR 10/30 (GE Healthcare Bio-Sciences AB, Uppsala, Sweden) размером 1×30 см. Разделение в 5%-ном ацетонитриле в 0,05%-ной трифторуксусной кислоте, скорость элюции - 1 мл/мин. Детекция белков и пептидов по оптической плотности при 214 нм. Серым прямоугольником отмечена фракция, содержащая пептид WAMP-1.Figure 2 - Separation of a 100 mM fraction containing the WAMP-1 peptide (see Figure 1) by gel filtration on a Superdex Peptide HR 10/30 column (GE Healthcare Bio-Sciences AB, Uppsala, Sweden) of size 1 × 30 cm. Separation in 5% acetonitrile in 0.05% trifluoroacetic acid, elution rate - 1 ml / min. Detection of proteins and peptides by optical density at 214 nm. The gray rectangle indicates the fraction containing the WAMP-1 peptide.

Фиг.3 - Разделение фракции, содержащей пептид WAMP-1 (см. фиг.2) методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии на колонке Vydac С18 размером 4,6×250 мм, размер пор 300 Å, диаметр частиц 5 мкм, (The Nest Group, Inc., США) в линейном градиенте ацетонитрила в присутствии 0,1%-ной трифторуксусной кислоты при скорости элюции 1 мл/мин и температуре 40°С. Регистрация оптической плотности элюата при 214 нм. Стрелкой отмечена фракция, содержащая пептид WAMP-1.Figure 3 - Separation of the fraction containing the WAMP-1 peptide (see figure 2) by reverse-phase high-performance liquid chromatography on a Vydac C 18 column with a size of 4.6 × 250 mm, pore size 300 Å, particle diameter 5 μm, ( The Nest Group, Inc., USA) in a linear gradient of acetonitrile in the presence of 0.1% trifluoroacetic acid at an elution rate of 1 ml / min and a temperature of 40 ° C. Registration of the optical density of the eluate at 214 nm. The arrow indicates the fraction containing the WAMP-1 peptide.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

Выделение пептида WAMP-1Isolation of WAMP-1 Peptide

Семена пшеницы измельчают до состояния муки в кофемолке и экстрагируют 5-ю объемами смеси 1%-ной трифторуксусной кислоты, 1 М НСl, 5%-ной НСООН и 1%-ного NaCl при комнатной температуре и перемешивании в течение 1 ч. Суспензию центрифугируют при 22000 g в течение 15 мин при комнатной температуре, осадок отбрасывают, а надосадочную жидкость обессоливают с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии на колонке Aquapore RP-300 C8 (10×30 мм, размер пор 300 Å, диаметр частиц 7,5 мкм; Applied Biosystems, США). Используют следующие растворы: А - 0,1%-ная трифторуксусная кислота в воде, Б - 80%-ный ацетонитрил в 0,1%-ной трифторуксусной кислоте. Колонку промывают 6-ю объемами раствора Б и уравновешивают 6-ю объемами раствора А при скорости элюции 1,5 мл/мин. Детекцию проводят по оптическому поглощению элюата при 214 нм. После нанесения кислотного экстракта на колонку ее промывают раствором А до тех пор, пока величина поглощения элюата не станет равной исходному значению. Белки и пептиды десорбируют с колонки 70% раствора Б, упаривают на вакуумном концентраторе для удаления ацетонитрила и лиофильно высушивают.Wheat seeds are ground to flour in a coffee grinder and extracted with 5 volumes of a mixture of 1% trifluoroacetic acid, 1 M HCl, 5% HCOOH and 1% NaCl at room temperature and stirring for 1 h. The suspension is centrifuged at 22000 g for 15 min at room temperature, the precipitate was discarded, and the supernatant was desalted by reverse phase high performance liquid chromatography on an Aquapore RP-300 C 8 column (10 × 30 mm, pore size 300 Å, particle diameter 7.5 μm ; Applied Biosystems, USA). The following solutions are used: A - 0.1% trifluoroacetic acid in water, B - 80% acetonitrile in 0.1% trifluoroacetic acid. The column is washed with 6 volumes of solution B and equilibrated with 6 volumes of solution A at an elution rate of 1.5 ml / min. Detection is carried out by optical absorption of the eluate at 214 nm. After applying the acid extract to the column, it is washed with solution A until the absorption value of the eluate becomes equal to the initial value. Proteins and peptides are stripped from a column of 70% solution B, evaporated in a vacuum concentrator to remove acetonitrile and freeze-dried.

Полученный сухой остаток из 10 г исходного сырья растворяют в 5 мл раствора В (10 мМ Трис-HCl, рН 7,2) и разделяют с помощью аффинной хроматографии на колонке HiTrap™ Heparin HP объемом 5 мл (Amersham Biosciences, США), предварительно уравновешенной 5-ю объемами буфера В. После нанесения образца сорбент сначала отмывают буфером В от несвязавшихся веществ, после чего белки и пептиды элюируют сначала 100 мМ NaCl в буфере В (фракция I), а затем 500 мМ NaCl в буфере В (фракция II) со скоростью 1 мл/мин. Детекцию белков и пептидов проводят по оптическому поглощению элюата при 280 нм (рис.1). Полученные фракции обессоливают и высушивают, как описано выше, и проводят тестирование их биологической активности.The resulting dry residue from 10 g of feedstock was dissolved in 5 ml of solution B (10 mM Tris-HCl, pH 7.2) and separated by affinity chromatography on a 5 ml HiTrap ™ Heparin HP column (Amersham Biosciences, USA), previously equilibrated 5 volumes of buffer B. After applying the sample, the sorbent is first washed with buffer B from unbound substances, after which the proteins and peptides are eluted first with 100 mM NaCl in buffer B (fraction I) and then with 500 mM NaCl in buffer B (fraction II) with speed of 1 ml / min. Proteins and peptides are detected by optical absorption of the eluate at 280 nm (Fig. 1). The obtained fractions are desalted and dried as described above, and their biological activity is tested.

Фракцию I растворяют в 1 мл раствора Г (5%-ный ацетонитрил в 0,05%-ной трифторуксусной кислоте) и разделяют с помощью гель-фильтрации на колонке Superdex Peptide HR 10/30 column (GE Healthcare Bio-Sciences AB, Uppsala, Sweden) размером 1×30 см, предварительно уравновешенной раствором Г. На колонку наносят 200 мкл раствора фракции I. Разделение ведут при скорости элюции 150 мкл/мин и комнатной температуре. Детекцию белков и пептидов осуществляют по оптическому поглощению при 214 нм (рис.2). Полученные фракции высушивают, проводят тестирование их биологической активности.Fraction I was dissolved in 1 ml of solution G (5% acetonitrile in 0.05% trifluoroacetic acid) and separated by gel filtration on a Superdex Peptide HR 10/30 column (GE Healthcare Bio-Sciences AB, Uppsala, Sweden) with a size of 1 × 30 cm, previously balanced with solution G. 200 μl of a solution of fraction I is applied to the column. Separation is carried out at an elution rate of 150 μl / min and room temperature. Proteins and peptides are detected by optical absorption at 214 nm (Fig. 2). The obtained fractions are dried, their biological activity is tested.

Фракции со временем элюции 50-55 мин (рис.2), обладающие антифунгальной активностью, объединяют и разделяют с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии на колонке Vydac C18 (4,6×250 мм, размер пор 300 Å, диаметр частиц 5 мкм; The Nest Group, Inc., США). Фракционирование проводят в линейном градиенте ацетонитрила: 10-50% раствора Б за 60 мин при скорости элюции 1 мл/мин и температуре 40°С. Детекцию проводят по оптическому поглощению при 214 нм (рис.3), проводят тестирование полученных фракций. Пептид WAMP-1 элюируется со временем удерживания 17,5 мин. В результате получают препарат искомого пептида с содержанием примесей менее 3%. Две молекулярные формы пептида WAMP-1 разделяются путем рехроматографии в тех же условиях.Fractions with an elution time of 50-55 min (Fig. 2) with antifungal activity are combined and separated by reverse phase high performance liquid chromatography on a Vydac C 18 column (4.6 × 250 mm, pore size 300 Å, particle diameter 5 μm; The Nest Group, Inc., USA). Fractionation is carried out in a linear gradient of acetonitrile: 10-50% solution B for 60 minutes at an elution rate of 1 ml / min and a temperature of 40 ° C. Detection is carried out by optical absorption at 214 nm (Fig. 3), and the obtained fractions are tested. The WAMP-1 peptide elutes with a retention time of 17.5 minutes. The result is a preparation of the desired peptide with an impurity content of less than 3%. The two molecular forms of the WAMP-1 peptide are separated by rechromatography under the same conditions.

Пример 2Example 2

Установление аминокислотной последовательности пептида WAMP-1Establishment of the amino acid sequence of the peptide WAMP-1

Для определения числа остатков цистеина в аминокислотной последовательности пептида проводят восстановление дисульфидных связей и алкилирование образовавшихся тиольных групп. Восстановление и алкилирование проводят по модифицированной методике [Thomsen J., Bayne S. Microscale alkylation with 4-vinylpyridine. // J. Protein Chem. - 1988. - Vol.7. - P.295-296]. Пептид (1 нмоль) растворяют в 35 мкл буфера, содержащего 6 М гуанидин-гидрохлорид и 2 мМ ЭДТА в 0,5 М Трис-НСl буфере, рН 8,5), добавляют 2 мкл водного раствора, содержащего 1 мкмоль 1,4-дитиотреитола, продувают азотом, перемешивают и инкубируют при 40°С в течение 4 час. Затем к смеси добавляют 2 мкл 50%-ного раствора 4-винилпиридина в 2-пропаноле, перемешивают и инкубируют в темноте 20 мин при комнатной температуре. К смеси добавляют 120 мкл 0,1%-ной трифторуксусной кислоты, и восстановленный и алкилированный пептид отделяют с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной хроматографии на колонке Vydac C18 (4,6×250 мм, размер пор 300 Å, диаметр частиц 5 мкм; The Nest Group, Inc., США), предварительно уравновешенной 0,1%-ной трифторуксусной кислотой. Продукты реакции и реагенты отделяют промывкой колонки этим же растворителем до достижения исходного оптического поглощения элюата, пептид элюируют в тех же условиях, которые описаны в примере 1 для очистки пептида WAMP-1.To determine the number of cysteine residues in the amino acid sequence of the peptide, disulfide bonds are restored and the formed thiol groups are alkylated. Reduction and alkylation are carried out according to a modified method [Thomsen J., Bayne S. Microscale alkylation with 4-vinylpyridine. // J. Protein Chem. - 1988 .-- Vol. 7. - P.295-296]. The peptide (1 nmol) was dissolved in 35 μl of a buffer containing 6 M guanidine hydrochloride and 2 mm EDTA in 0.5 M Tris-HCl buffer, pH 8.5), 2 μl of an aqueous solution containing 1 μmol 1.4- was added dithiothreitol, purged with nitrogen, stirred and incubated at 40 ° C for 4 hours. Then, 2 μl of a 50% solution of 4-vinylpyridine in 2-propanol are added to the mixture, stirred and incubated in the dark for 20 minutes at room temperature. 120 μl of 0.1% trifluoroacetic acid was added to the mixture, and the reduced and alkylated peptide was separated by reverse phase high-performance chromatography on a Vydac C 18 column (4.6 × 250 mm, pore size 300 Å, particle diameter 5 μm; The Nest Group, Inc., USA), pre-equilibrated with 0.1% trifluoroacetic acid. The reaction products and reagents are separated by washing the column with the same solvent until the initial optical absorption of the eluate is achieved, the peptide is eluted under the same conditions as described in Example 1 for the purification of the WAMP-1 peptide.

Определение аминокислотной последовательности очищенного восстановленного и алкилированного пептида WAMP-1 проводят методом ступенчатой деградации по Эдману на автоматическом секвенаторе Precise 492 (Applied Biosystems, США). В результате устанавливают полную аминокислотную последовательность WAMP-1, состоящую из 44 или 45 аминокислотных остатков:The amino acid sequence of the purified reduced and alkylated WAMP-1 peptide is determined by the Edman stepwise degradation method using a Precise 492 automated sequencer (Applied Biosystems, USA). As a result, the complete amino acid sequence of WAMP-1, consisting of 44 or 45 amino acid residues, is established:

Alal-Gln2-Arg3-Cys4-Gly5-Asp6-Gln7-Ala8-Arg9-Glyl0-Alall-Lysl2-Cys13-Prol4-Asnl5-Cysl6-Leul7-Cysl8-Cysl9-Gly20-Lys21-Tyr22-Gly23-Phe24-Cys25-Gly26-Ser27-Gly28-Asp29-Ala30-Tyr31-Cys32-Gly33-Ala34-Gly35-Ser36-Cys37-Gln38-Ser39-Gln40-Cys41-Arg42-Gly43-X,Ala l -Gln 2 -Arg 3 -Cys 4 -Gly 5 -Asp 6 -Gln 7 -Ala 8 -Arg 9 -Gly l0 -Ala ll -Lys l2 -Cys 13 -Pro l4 -Asn l5 -Cys l6 -Leu l7 -Cys l8 -Cys l9 -Gly 20 -Lys 21 -Tyr 22 -Gly 23 -Phe 24 -Cys 25 -Gly 26 -Ser 27 -Gly 28 -Asp 29 -Ala 30 -Tyr 31 -Cys 32 -Gly 33 -Ala 34 -Gly 35 -Ser 36 -Cys 37 -Gln 38 -Ser 39 -Gln 40 -Cys 41 -Arg 42 -Gly 43 -X,

где X - Cys44 (WAMP-1a) или Cys44-Arg45 (WAMP-1b).where X is Cys 44 (WAMP-1a) or Cys 44 -Arg 45 (WAMP-1b).

Пример 3Example 3

Определение относительной молекулярной массы и числа свободных и дисульфидсвязанных остатков цистеина в пептиде WAMP-1Determination of the relative molecular weight and the number of free and disulfide-linked cysteine residues in the WAMP-1 peptide

Полученную аминокислотную последовательность, а также индивидуальность очищенного пептида подтверждают масс-спектрометрическим анализом. Масс-спектры получают на MALDI-времяпролетном масс-спектрометре Ultraflex II TOF/TOF (Bruker Daltonik, Германия), с идентификацией положительных ионов в рефлекторном режиме. В качестве матрицы используют дигидробензойную кислоту (10 мг/мл в 50%-ном ацетонитриле, содержащем 0,1%-ную трифторуксусную кислоту). Для калибровки прибора используют стандартную смесь пептидов и белков с диапазоном молекулярных масс 700-66000 Да (Sigma, США).The obtained amino acid sequence, as well as the identity of the purified peptide, is confirmed by mass spectrometric analysis. Mass spectra were obtained on a MALDI time-of-flight mass spectrometer Ultraflex II TOF / TOF (Bruker Daltonik, Germany), with identification of positive ions in a reflex mode. Dihydrobenzoic acid (10 mg / ml in 50% acetonitrile containing 0.1% trifluoroacetic acid) is used as a matrix. To calibrate the device using a standard mixture of peptides and proteins with a molecular weight range of 700-66000 Da (Sigma, USA).

Измеренная моноизотопная молекулярная масса природного пептида WAMP-1 составляет 4431,95 Да и в пределах точности MALDI-масс-спектрометра (0,01%) не отличается от расчетной (4431,66 Да). Молекулярная масса алкилированного невосстановленного пептида WAMP-1 составляет 4431,88 Да, т.е. также не отличается от измеренной молекулярной массы природного пептида. Таким образом, пептид WAMP-1 не содержит свободных сульфгидрильных групп, а все 10 остатков цистеина вовлечены в образование 5 дисульфидных связей, пептид не содержит каких-либо иных химических модификаций.The measured monoisotopic molecular weight of the natural peptide WAMP-1 is 4431.95 Da and within the accuracy of the MALDI mass spectrometer (0.01%) does not differ from the calculated (4431.66 Da). The molecular weight of the alkylated unreduced peptide WAMP-1 is 4431.88 Da, i.e. also does not differ from the measured molecular weight of the natural peptide. Thus, the WAMP-1 peptide does not contain free sulfhydryl groups, and all 10 cysteine residues are involved in the formation of 5 disulfide bonds, the peptide does not contain any other chemical modifications.

Пример 4Example 4

Биологические свойства пептида WAMP-1Biological properties of the peptide WAMP-1

Для определения антифунгальной активности фракций, полученных при разделении кислоторастворимых белков и пептидов пшеницы, а также очищенного пептида WAMP-1 используют следующие культуры грибов: Fusarium solani VKM F-142, Fusarium verticillioides VKM F-670, Fusarium oxysporum TCXA-4, Botrytis cinerea VKM F-85, Neurospora crassa VKM F-184. Для определения антибактериальной активности выделенного пептида WAMP-1 используют следующие культуры бактерий: Pseudomonas syringaepv. tomato, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis и Erwinia carotovora.The following fungal cultures are used to determine the antifungal activity of the fractions obtained by separating acid-soluble proteins and peptides of wheat, as well as the purified WAMP-1 peptide: Fusarium solani VKM F-142, Fusarium verticillioides VKM F-670, Fusarium oxysporum TCXA-4, Botrytis cinerea VKM F-85, Neurospora crassa VKM F-184. The following bacterial cultures are used to determine the antibacterial activity of the isolated WAMP-1 peptide: Pseudomonas syringaepv. tomato, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis and Erwinia carotovora.

Для изучения активности выделенные фракции и очищенный пептид WAMP-1 замораживают в жидком азоте, лиофильно высушивают, перерастворяют в воде и вновь высушивают. Сухие вещества перерастворяют в 50 мкл воды. Концентрацию определяют по спектру поглощения в УФ области.To study the activity, the isolated fractions and the purified WAMP-1 peptide were frozen in liquid nitrogen, freeze-dried, re-dissolved in water and again dried. Solids are redissolved in 50 μl of water. The concentration is determined by the absorption spectrum in the UV region.

Антифунгальную активность определяют по ингибированию прорастания спор в жидкой питательной среде (картофельный декстрозный раствор) в 96-луночных планшетах. Определение концентраций пептида, необходимых для 50%-ного подавления прорастания спор грибов (IC50), проводят методом двойного разбавления. Готовят серию двукратных разведении тестируемых веществ в воде. В лунки помещают тестируемый образец и суспензию спор гриба. Общий объем пробы составляет 100 мкл. В качестве контроля служит лунка, в которую вместо раствора тестируемого образца добавлена стерильная дистиллированная вода. Планшеты инкубируют в течение 24 ч и проводят оценку ингибирования прорастания спор по оптической плотности суспензии при 620 нм. Результаты для пептида WAMP-1 приведены в табл.1.Antifungal activity is determined by the inhibition of spore germination in a liquid nutrient medium (potato dextrose solution) in 96-well plates. Determination of the peptide concentrations necessary for 50% inhibition of fungal spore germination (IC 50 ) is carried out by the double dilution method. A series of twofold dilutions of the test substances in water is prepared. The test sample and the spore suspension of the fungus are placed in the wells. The total sample volume is 100 μl. As a control, a well is used in which sterile distilled water is added instead of the solution of the test sample. The plates were incubated for 24 hours and the inhibition of spore germination was evaluated by the optical density of the suspension at 620 nm. The results for the WAMP-1 peptide are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Антифунгальные свойства пептида WAMP-1*Antifungal properties of the peptide WAMP-1 * ГрибMushroom IC50, мкМIC 50 μm Fusarium solaniFusarium solani 55 Fusarium verticillioidesFusarium verticillioides 30thirty Fusarium oxysporumFusarium oxysporum 15fifteen Botrytis cinereaBotrytis cinerea 20twenty Neurospora crassaNeurospora crassa 1010 *Данные получены для пептида WAMP-1а* Data obtained for WAMP-1a peptide

Антибактериальную активность определяют методом радиальной диффузии. Для тестирования антибактериальной активности по 50 мкл растворов исследуемых пептидов разной концентрации наносят на ватные тампоны, которые затем помещают в лунки диаметром 0,5 см на чашках Петри с агаризованной средой LB. Чашки предварительно засевают бактериальными культурами, росшими в течение 16-18 ч в жидкой среде LB. Для тестирования используют штамм возбудителя бактериальной крапчатости томата Pseudomonas syringae pv. tomato, штамм возбудителя бактериального рака томата Clavibacter michiganensis subsp.michiganensis и штамм возбудителя мокрой гнили Erwinia carotovora. Чашки инкубируют при комнатной температуре. Результаты теста оценивают через 24-48 ч по размеру зоны подавления роста бактерий. В качестве контроля используют антибиотик клафоран. Результаты для пептида WAMP-1 приведены в табл.2.Antibacterial activity is determined by radial diffusion. To test antibacterial activity, 50 μl of solutions of the studied peptides of different concentrations are applied to cotton swabs, which are then placed in 0.5 cm diameter wells on Petri dishes with LB agar medium. Plates are pre-seeded with bacterial cultures grown for 16-18 hours in LB liquid medium. For testing, a bacterial mottling agent strain of tomato Pseudomonas syringae pv is used. tomato, a bacterial cancer pathogen strain of Clavibacter michiganensis subsp.michiganensis and a wet rot pathogen strain Erwinia carotovora. The plates are incubated at room temperature. The test results are evaluated after 24-48 hours by the size of the zone of inhibition of bacterial growth. Claforan antibiotic is used as a control. The results for the WAMP-1 peptide are shown in table.2.

Таблица 2table 2 Антибактериальные свойства пептида WAMP-1*Antibacterial properties of the peptide WAMP-1 * Концентрация пептида (мкг/50 мкл)**Peptide concentration (μg / 50 μl) ** Зона подавления роста бактерий, см (с учетом размера лунки)***The zone of inhibition of bacterial growth, cm (taking into account the size of the hole) *** Р. syringaeR. syringae E. carotovoraE. carotovora С. michiganensisC. michiganensis 1010 1,3 (1,4)1.3 (1.4) 1,5 (3,4)1.5 (3.4) 1,71.7 55 1,2 (1,2)1.2 (1.2) 1,3 (2,7)1.3 (2.7) 1,51,5 2.52.5 0,9 (1,0)0.9 (1.0) 1,1 (2,2)1.1 (2.2) 1,31.3 *Данные представлены для WAMP-1а* Data presented for WAMP-1a **объем всех проб - 50 мкл** the volume of all samples is 50 μl ***диаметр лунки - 0,5 см*** hole diameter - 0.5 cm

В скобках приведен размер зон подавления роста бактерий, вызванного антибиотиком клафораном.The size of the zones of inhibition of bacterial growth caused by the antibiotic claforan is given in parentheses.

Claims (1)

Пептид, обладающий антимикробной активностью, имеющий следующую аминокислотную последовательность:
Ala1-Gln2-Arg3-Cys4-Gly5-Asp6-Gln7-Ala8-Arg9-Gly10-Ala11-Lys12-Cys13-Pro14-Asn15-Cys16-Leu17-Cys18-Cys19-Gly20-Lys21-Tyr22-Gly23-Phe24-Cys25-Gly26-Ser27-Gly28-Asp29-Ala30-Tyr31-Cys32-Gly33-Ala34-Gly35-Ser36-Cys37-Gln38-Ser39-Gln40-Cys41-Arg42-Gly43-X,
где Х - Cys44 или Cys44-Arg45.
A peptide having antimicrobial activity having the following amino acid sequence:
Ala 1 -Gln 2 -Arg 3 -Cys 4 -Gly 5 -Asp 6 -Gln 7 -Ala 8 -Arg 9 -Gly 10 -Ala 11 -Lys 12 -Cys 13 -Pro 14 -Asn 15 -Cys 16 -Leu 17 -Cys 18 -Cys 19 -Gly 20 -Lys 21 -Tyr 22 -Gly 23 -Phe 24 -Cys 25 -Gly 26 -Ser 27 -Gly 28 -Asp 29 -Ala 30 -Tyr 31 -Cys 32 -Gly 33 -Ala 34 -Gly 35 -Ser 36 -Cys 37 -Gln 38 -Ser 39 -Gln 40 -Cys 41 -Arg 42 -Gly 43 -X,
where X is Cys 44 or Cys 44 -Arg 45 .
RU2008128522/13A 2008-07-15 2008-07-15 Antimicrobial peptide RU2380374C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008128522/13A RU2380374C1 (en) 2008-07-15 2008-07-15 Antimicrobial peptide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008128522/13A RU2380374C1 (en) 2008-07-15 2008-07-15 Antimicrobial peptide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2380374C1 true RU2380374C1 (en) 2010-01-27

Family

ID=42122093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008128522/13A RU2380374C1 (en) 2008-07-15 2008-07-15 Antimicrobial peptide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2380374C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483109C1 (en) * 2011-12-12 2013-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им.Н.И.Вавилова Российской академии наук (ИОГенРАН) WHEAT GENES Triticum kiharae, CODING ANTIMICROBIAL PEPTIDES
RU2764304C1 (en) * 2020-12-15 2022-01-17 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков имени Г.Ф. Гаузе" Agent for producing an antifungal peptide antibiotic active against pathogens of invasive mycoses

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FEBS LETTERS, 307(3): 389-392 (1992). *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483109C1 (en) * 2011-12-12 2013-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им.Н.И.Вавилова Российской академии наук (ИОГенРАН) WHEAT GENES Triticum kiharae, CODING ANTIMICROBIAL PEPTIDES
RU2764304C1 (en) * 2020-12-15 2022-01-17 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков имени Г.Ф. Гаузе" Agent for producing an antifungal peptide antibiotic active against pathogens of invasive mycoses

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Alpha-momorcharin, a RIP produced by bitter melon, enhances defense response in tobacco plants against diverse plant viruses and shows antifungal activity in vitro
US5482928A (en) Biocidal proteins
AU2480892A (en) Biocidal proteins capable of isolation from brassicaceae, compostiae and leguminosae families
Krishnan et al. An insight into Hevea-Phytophthora interaction: The story of Hevea defense and Phytophthora counter defense mediated through molecular signalling
Mani et al. Sulfated polysaccharide from Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty ex PC Silva primes defense responses against anthracnose disease of Capsicum annuum Linn.
Gonçalves et al. Peroxidase is involved in Pepper yellow mosaic virus resistance in Capsicum baccatum var. pendulum
Yan et al. The effect of the root-colonizing Piriformospora indica on passion fruit (Passiflora edulis) development: Initial defense shifts to fitness benefits and higher fruit quality
Odintsova et al. Plant antimicrobial peptides
Nostar et al. Combined effects of salt stress and cucurbit downy mildew (Pseudoperospora cubensis Berk. and Curt. Rostov.) infection on growth, physiological traits and antioxidant activity in cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings
Bard et al. Purification, biochemical characterization, and antimicrobial activity of a new lipid transfer protein from Coffea canephora seeds
Mani et al. Transcriptome dynamics underlying elicitor-induced defense responses against Septoria leaf spot disease of tomato (Solanum lycopersicum L.)
Xin et al. Extracellular and intracellular infection of Botryosphaeria dothidea and resistance mechanism in apple cells
CA2177854A1 (en) Antimicrobial proteins
RU2380374C1 (en) Antimicrobial peptide
Musidlak et al. Plant latex proteins and their functions
Games et al. In vitro anti-bacterial and anti-fungal activities of hydrophilic plant defence compounds obtained from the leaves of bell pepper (Capsicum annuum L.)
RU2603058C1 (en) Peptide stellaria media l. starwort, having antifungal activity
Ghany Fungal leaf spot of maize: pathogen isolation, identification and host biochemical characterization
RU2352580C1 (en) Peptide with antifungal activity
Da Silva Pereira et al. Identification of enzyme inhibitors and antimicrobial activities from Capsicum annuum L. protein extracts against Colletotrichum scovillei
Rasool et al. Optimization of protein isolation from date palm plants and its utilization in differential proteomics associated with red palm weevil infestation.
Osman et al. Green biochemical protection of postharvest table grapes against gray mold (Botrytis cinerea) using 7s proteins
Janket et al. Proteomic analysis of rubber trees uncovers a systemic response to white root rot disease
Jahanbakhsh Godehkahriz et al. Study of Puccinia striiformis-related proteins in wheat using two-dimensional gel electrophoresis
El-Habbak Overexpression/silencing of selected soybean genes alters resistance to pathogens

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190716