Журналов:     Статей:        

Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2018; : 66-73

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА 0-ДЕФЕНСИНОВ ИЗ ЛЕЙКОЦИТОВ КРОВИ ГАМАДРИЛА PAPIO HAMADRYAS

Цветкова Е. В., Алешина Г. М., Леонова Л. Е., Шамова О. В., Романовская Е. В., Кокряков В. Н.

https://doi.org/10.36233/0372-9311-2018-5-66-73

Аннотация

Цель. Изучение функциональных свойств катионных антимикробных пептидов 0-дефенсинов, выделенных из лейкоцитов крови гамадрила Papio hamadryas. Материалы и методы. 0-Дефенсины гамадрила были выделены из экстрактов лейкоцитарной массы методами ультрафильтрации, препаративного электрофореза и обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. В качестве тестовых микроорганизмов использовали грамотрицательные бактерии Escherichia coli, грамположительные бактерии Listeria monocytogenes и Staphylococcus aureus, грибы Candida albicans. Минимальные ингибирующие концентрации (МИК) определяли, тестируя последовательные разведения исследуемых пептидов методом радиальной диффузии в агарозном геле. Микробоцидное действие оценивали методом подсчета выживших КОЕ после инкубации с пептидами. Влияние 0-дефенсинов на проницаемость мембран E.coli оценивали с помощью хромогенных маркеров о-нирофенил- β-D-галактопиранозида и нитроцефина. Результаты. Сравнительный анализ антимикробных свойств 0-дефенсинов гамадрила показал, что они обнаруживают широкий спектр антимикробного действия, сопоставимый с 0-дефенсином макаки резус RTD-1 и проявляют бактерицидный и фунгицидный эффекты в микромолярных концентрациях. Изучено влияние различных условий среды (низкая и повышенная ионная сила, содержание в среде сыворотки крови) на антимикробную активность 0-дефенсинов. Показано, что 0-дефенсины обладают способностью увеличивать проницаемость наружной мембраны E.coli, однако в отличие от 0-дефенсинов не оказывают заметного влияния на проницаемость внутренней мембраны. Заключение. Выделенные из лейкоцитов крови гамадрила 0-дефенсины являются эффективными антимикробными агентами с широким спектром микробоцидного действия. 0-Дефенсины гамадрила в отличие от 0-дефенсинов сохраняют антимикробную активность в средах с повышенной ионной силой. 0-Дефенсины увеличивают проницаемость наружной, но не цитоплазматической мембраны E.coli, что позволяет предположить механизм антимикробного воздействия этих пептидов, отличный от 0-дефенсинов.
Список литературы

1. Abuja P.M., Zenz A., Trabi M. et al. The cyclic antimicrobial peptide RTD-1 induces stabilized lipid-peptide domains more efficiently than its open-chain analogue. FEBS Letters. 2004, 566: 301-306.

2. Buffy J.J., McCormick M.J., Wi S. et al. Solid-state NMR investigation of selective perturbation of lipid bilayers by cyclic antimicrobial peptide RTD-1. Biochemistry. 2004, 43: 9800-9812.

3. Garcia A.E., Usapay G., Tran PA. et al. Isolation, synthesis, and antimicrobial activities of naturally occurring 0-defensin isoforms from baboon leukocytes. Infect. Immun. 2008, 76: 5883-5891.

4. Lehrer R., Barton A., Daher K. et al. Interaction of human defensins with Escherichia coli. Mechanism of bactericidal activity. J. Clin. Invest. 1989, 84: 553-561.

5. Lehrer R.I., Rosenman M., Harwig S.S.L. et al. Ultrasensitive assays for endogenous antimicrobial polypeptides. J. Immunol. Methods. 1991, 137:167-173.

6. Lehrer R.I., Lu W. а-Defensins in human innate immunity. Immunol. Rev. 2012, 245: 84-112.

7. Pace C.N., Vajdos F., Fee L. et al. How to measure and predict the molar absorption coefficient of a protein. Protein Sci. 1995, 4: 2411-2423.

8. Stegemann C., Tsvetkova E.V., Aleshina G.M. et al. De novo sequencing of two new cyclic theta-defensins from baboon (Papio hamadryas) leukocytes by matrix-assisted laser desorption/ ionization mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2010, 24:599-604.

9. Tang Y.Q., Yuan J., Osapay G. et al. A cyclic antimicrobial peptide produced in primate leukocytes by the ligation of two truncated alpha-defensins. Science. 1999, 286: 498-502.

10. Tran D., Tran P., Roberts K. et al. Microbicidal properties and cytocidal selectivity of rhesus macaque theta defensins. Antimicrob. Agents Chemother. 2008, 52: 944-953.

11. Tsvetkova E.V., Aleshina G.M., Shamova O.V. et al. а-Defensins from blood leukocytes of the monkey Papio hamadryas. Biochemistry (Moskow). 2006, 71: 879-883.

12. Tsvetkova E.V., Leonova L.E., Aleshina G.M. et al. Antimicrobial effects of а-defensins from leukocytes of the hamadryas baboon Papio hamadryas. J. Evolutionary Biochemistry Physiology. 2016, 52(2): 133-140.

13. Varkey J., Nagaraj R. Antibacterial activity of human neutrophil defensin HNP-1 analogs without cysteines. Antimicrob. Agents Chemother. 2005, 49: 4561-4566.

14. Weiss T.M., Yang L., Ding L. et al. Two states of cyclic antimicrobial peptide RTD-1 in lipid bilayers. Biochemistry. 2002, 41: 10070-10076.

15. Yamaguchi S., Hong T., Waring A. et al. Solid-state NMR investigations of peptide-lipid interaction and orientation of a в-sheet antimicrobial peptide, protegrin. Biochemistry. 2002, 41: 9852-9862.

Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. 2018; : 66-73

FUNCTIONAL EFFECTS OF θ-DEFENSINS FROM BLOOD LEUKOCYTES OF BABOON PAPIO HAMADRYAS

Tsvetkova E. V., Aleshina G. M., Leonovа L. E., Shamova O. V., Romanovskaya E. V., Kokryakov V. N.

https://doi.org/10.36233/0372-9311-2018-5-66-73

Abstract

Aim. Study the functional properties of cationic antimicrobial peptides 0-defensins isolated from baboon Papio hamadryas blood leukocytes. Materials and methods. Baboon 0-defensins were extracted from leukocyte mass using ultrafiltration, preparative electrophoresis and reverse phase high performance liquid chromatography. The test microorganisms used were Gram-negative bacteria Escherichia coli, Gram-positive bacteria Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus, and fungi Candida albicans. Minimal inhibitory concentrations (MICs) were determined by testing serial dilutions of the test peptides by radial diffusion in agarose gel. Microbicidal action was evaluated by counting surviving colony forming units after incubation microorganisms with the peptides. The 0-defensins influence on E.coli membrane permeability was assessed using chromogenic markers o-nirofenil- β-D-galactopyranoside and nitrocefin. Results. The analysis of the 0-defensins antimicrobial properties showed that they produce antimicrobial activity against test microorganisms, exhibiting bactericidal and fungicidal effects at micromolar concentrations. We studied the influence of different environmental conditions (low and high ionic strength, blood serum in medium) for antimicrobial activity. It is shown that 0-defensins have the ability to increase the outer membran of E.coli permeability, however, in contrast to 0-defensins have no noticeable influence on the inner membrane permeability. Conclusion. Baboon 0-defensins isolated from blood leukocytes are effective antimicrobial agents with a broad spectrum of microbicidal action. 0-Defensins baboon unlike 0-defensins exhibit antimicrobial activity in environments with high ionic strength. 0-Defensins increase the outer membran of E.coli permeability but not the cytoplasmic membrane, suggesting that the mechanism of antimicrobial effect of these peptides other than 0-defensins.
References

1. Abuja P.M., Zenz A., Trabi M. et al. The cyclic antimicrobial peptide RTD-1 induces stabilized lipid-peptide domains more efficiently than its open-chain analogue. FEBS Letters. 2004, 566: 301-306.

2. Buffy J.J., McCormick M.J., Wi S. et al. Solid-state NMR investigation of selective perturbation of lipid bilayers by cyclic antimicrobial peptide RTD-1. Biochemistry. 2004, 43: 9800-9812.

3. Garcia A.E., Usapay G., Tran PA. et al. Isolation, synthesis, and antimicrobial activities of naturally occurring 0-defensin isoforms from baboon leukocytes. Infect. Immun. 2008, 76: 5883-5891.

4. Lehrer R., Barton A., Daher K. et al. Interaction of human defensins with Escherichia coli. Mechanism of bactericidal activity. J. Clin. Invest. 1989, 84: 553-561.

5. Lehrer R.I., Rosenman M., Harwig S.S.L. et al. Ultrasensitive assays for endogenous antimicrobial polypeptides. J. Immunol. Methods. 1991, 137:167-173.

6. Lehrer R.I., Lu W. a-Defensins in human innate immunity. Immunol. Rev. 2012, 245: 84-112.

7. Pace C.N., Vajdos F., Fee L. et al. How to measure and predict the molar absorption coefficient of a protein. Protein Sci. 1995, 4: 2411-2423.

8. Stegemann C., Tsvetkova E.V., Aleshina G.M. et al. De novo sequencing of two new cyclic theta-defensins from baboon (Papio hamadryas) leukocytes by matrix-assisted laser desorption/ ionization mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2010, 24:599-604.

9. Tang Y.Q., Yuan J., Osapay G. et al. A cyclic antimicrobial peptide produced in primate leukocytes by the ligation of two truncated alpha-defensins. Science. 1999, 286: 498-502.

10. Tran D., Tran P., Roberts K. et al. Microbicidal properties and cytocidal selectivity of rhesus macaque theta defensins. Antimicrob. Agents Chemother. 2008, 52: 944-953.

11. Tsvetkova E.V., Aleshina G.M., Shamova O.V. et al. a-Defensins from blood leukocytes of the monkey Papio hamadryas. Biochemistry (Moskow). 2006, 71: 879-883.

12. Tsvetkova E.V., Leonova L.E., Aleshina G.M. et al. Antimicrobial effects of a-defensins from leukocytes of the hamadryas baboon Papio hamadryas. J. Evolutionary Biochemistry Physiology. 2016, 52(2): 133-140.

13. Varkey J., Nagaraj R. Antibacterial activity of human neutrophil defensin HNP-1 analogs without cysteines. Antimicrob. Agents Chemother. 2005, 49: 4561-4566.

14. Weiss T.M., Yang L., Ding L. et al. Two states of cyclic antimicrobial peptide RTD-1 in lipid bilayers. Biochemistry. 2002, 41: 10070-10076.

15. Yamaguchi S., Hong T., Waring A. et al. Solid-state NMR investigations of peptide-lipid interaction and orientation of a v-sheet antimicrobial peptide, protegrin. Biochemistry. 2002, 41: 9852-9862.