Написати автору Гідратація бактеріального лектину в нативному та іммобілізованому на поверхні гідрофобного кремнезему станах
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp13.01.060
Анотація
Метою роботи було вивчення методами 1 Н ЯМР особливостей взаємодії поверхні бактеріального лектину Bacillus subtilis ІМВ В-7724 в нативному стані та в різних модельних умовах з молекулами води; створення композитної системи на основі дослідженого лектину, в якій білкова молекула зазнає мінімального впливу з боку поверхні носія, оскільки білкові молекули здатні зв’язувати значну кількість води, локалізованої в проміжках між полімерними ланцюгами. Розроблено спосіб «сухої» іммобілізації бактеріального лектину на поверхні гідрофобного кремнезему.
Методом низькотемпературної 1 Н ЯМР-спектроскопії вивчено гідратацію нативного лектину та лектину, закріпленого на поверхні гідрофобного кремнезему марки АМ-1-175. Показано, що іммобілізація лектину на поверхні АМ1 супроводжується збільшенням міжфазної енергії γS від 4.1 до 5.2 Дж/г. Це відбувається за рахунок збільшення концентрації сильнозв’язаної води. Аналіз змін в розподілах за радіусами R кластерів адсорбованої води дозволяє констатувати, що в воді, адсорбованій нативним лектином, присутні два основних максимуми при R = 1 та 3 нм. В іммобілізованому стані максимум при R = 1 нм присутній в обох типах води (різної впорядкованості), проте другий максимум спостерігається лише для більш впорядкованих асоціатів.
Середовище хлороформу дещо зменшує енергію зв’язування води з молекулами нативного лектину (від 4.3 до 4.1 Дж/г), проте у випадку іммобілізованого лектину в середовищі CDCl3 величина ΣγS збільшується від 5.2 до 7.4 Дж/г. Отже, слабкополярне середовище сприяє підвищенню взаємодії води з межами поділу фаз, що проявляється в відносному збільшенні кількості кластерів води меншого розміру (рис. 4). Слід звернути увагу, що слабоасоційовані форми води (сигнал 3) також представлені кількома типами кластерів, які мають радіус в діапазоні R = 1–10 нм, причому їхній розподіл за розмірами значно змінюється при іммобілізації лектину на поверхні АМ1. Ймовірно, слабоасоційовані форми води утворюються як в порожнинах, між полімерними ланцюгами білкових молекул, так і на поверхні АМ1, вільній від білка.
Ключові слова
Повний текст:
Посилання
Santos F.S., da Silva M.D.C., Napoleão T.H., Paiva P.M.G., Correia M.T.S., Coelho L.C.B.B. Lectins: function, structure, biological properties and potential applications. Current Topics in Peptide & Protein Research. 2014. 15: 41.
Santos A.F.S., Napoleão T.H., Bezerra R.F., Carvalho E.V.M.M., Correia M.T.S., Paiva P.M.G., Coelho L.C.B.B. Strategies to Obtain Lectins from Distinct Sources. In: Advances in Medicine and Biology. (Nova Biomedical, 2013).
Bayer H., Ey N., Wattenberg A., Voss C., Berger M.R. Purification and characterization of riproximin from Ximenia americana fruit kernels. Protein Expres. Purif. 2012. 82: 97. https://doi.org/10.1016/j.pep.2011.11.018
Foijer F., Wolthuis R.M.F., Doodeman V., Medema R.H., te Riele H. Mitogen requirement for cell cycle progression in the absence of pocket protein activity. Cancer Cell. 2005. 8: 455. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2005.10.021
Coulibaly F.S., Youan B.B.C. Current status of lectin-based cancer diagnosis and therapy. AIMS Mol. Sci. 2017. 4(1): 1. https://doi.org/10.3934/molsci.2017.1.1
Podgorsky V.S., Kovalenko E.A., Get'man Ye.I., Potebnia G.P., Tanasienko O.A. Lectin activityof antitumor substances, synthesized by Bacillus subtilis B-7025. Mikrobiol. Z. 2002. 64(5): 10. [in Russian].
Patent UA 141944. Cheremshenko N.L., Fedosova N.I., Getman K.I., Karaman O.M., Symchych T.V., Ivanchenko A.V., Voeykova I.M., Chekhun V.F. Cytotoxic lectin with antitumor activity. 2020. [in Ukrainian].
Fedosova N.I., Cheremshenko N.L., Getman K.I., Karaman O.M., Symchych T.V., Ivanchenko A.V., Danyliuk O.I., Voeykova I.M., Didenko G.V. Bioactivity of the Bacillus subtilis IMV B-7724 extracellular lectin. Mikrobiol. Z. 2019. 81(4): 107. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/microbiolj81.04.107
Gorbyk P.P., Dubrovin I.V., Petranovska A.L., Turelyk M.P. Magnetocarried delivery of drugs: contemporary state of development and prospects. Surface. 2010. 2(17): 287. [in Russian].
Gorbyk P.P., Petranovska A.L., Turelyk M.P., Abramov N.V., Turanska S.P., Pylypchuk Ye.V., Chekhun V.F., Lukyanova N.Yu., Shpak A.P., Korduban A.M. Problem of targeted delivery of drugs: state and prospects. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2011. 2(4): 433. [in Russian].
Petranovska A.L., Abramov M.V., Opanashchuk N.M., Turanska S.P., Gorbyk P.P., Kusyak N.V., Kusyak A.P., Lukyanova N.Yu., Chekhun V.F. Magnetically sensitive nanocomposites and magnetic liquids based on magnetite, gemcitabine, and antibody HER2. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2019. 10(4): 419. https://doi.org/10.15407/hftp10.04.419
Petranovska A.L., Kusyak A.P., Korniichuk N.M., Turanska S.P., Gorbyk P.P., Lukyanova N.Yu., Chekhun V.F. Antitumor vector systems based on bioactive lectin of Bacillus subtilis IMB B-7724. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2021. 12(3): 190. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/hftp12.03.190
Chuiko A.A. Medical Chemistry and Clinical Application of Silicon Dioxide. (Kyiv: Naukova Dumka, 2003). [in Russian].
Turov V.V., Geraschenko I.I., Krupskaya T.V., Suvorova L.P. Nanochemistry in Solving of Problems of Endo- and Exoecology. (Stavropol: Zebra, 2017). [in Russian].
Bergna H.E. Colloidal Silica: Fundamentals and Applications. (Salisbury: Taylor & Francis LLC, 2005). https://doi.org/10.1201/9781420028706
Fedosova N.I., Cheremshenko N.L., Get'man K.I., Symchych T.V., Chumak A.V., Shliakhovenko V.O., Voyeikova I.M., Didenko G.V. Physico-chemical and cytotoxic properties of extracellular lectin of Bacillus subtilis IMB B-7724. Mikrobiol. Z. 2021. 83(1): 39. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/microbiolj83.01.039
Glushko V.P. Thermodynamic Properties of Individual Substances. (Moscow: Nauka, 1978). [in Russian].
Turov V.V., Gun'ko V.M. Clustered water and ways of its use. (Kyiv: Naukova Dumka, 2011). [in Russian].
Gun'ko V.M., Turov V.V., Gorbyk P.P. Water at Interface. (Kyiv: Naukova Dumka, 2009). [in Russian].
Gun'ko V.M., Turov V.V. Nuclear Magnetic Resonance Studies of Interfacial Phenomena. (New York: Taylor & Francis, 2013). https://doi.org/10.1201/b14202
Gun'ko V.M., Turov V.V., Bogatyrev V.M., Zarko V.I., Leboda R., Goncharuk E.V., Novza A.A., Turov A.V., Chuiko A.A. Unusual Properties of Water at Hydrophilic/Hydrophobic Interfaces. Adv. Colloid Interface Sci. 2005. 118(1-3): 125. https://doi.org/10.1016/j.cis.2005.07.003
Aksnes D.W., Forl K., Kimtys L. Pore size distribution in mesoporous materials as studied by 1H NMR. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. 3: 3203. https://doi.org/10.1039/b103228n
Petrov O.V., Furó I. NMR cryoporometry: Principles, applications and potential. Progr. NMR Spectroscopy. 2009. 54(2): 97. https://doi.org/10.1016/j.pnmrs.2008.06.001
Turov V.V., Gun'ko V.M., Turova A.A., Morozova L., Voronin E.F. Interfacial behavior of concentrated HCl solution and water clustered at a surface of nanosilica in weakly polar solvents media. Colloids Surf. A. 2011. 390(1-3): 48. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2011.08.053
Gun'ko V.M., Morozova L.P., Turova A.A., Turov A.V., Gaishun V.E., Bogatyrev V.M., Turov V.V. Hydrated phosphorus oxyacids alone and adsorbed on nanosilica. J. Colloid Interface Sci. 2012. 368(1): 263. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2011.11.018
Turov V.V., Chekhun V.F., Gun'ko V.M., Barvinchenko V.M., Chekhun S.V., Turov A.V. Influence of organic solvents and doxorubicin on cluster formation of DNA-bound water. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2010. 1(4): 465. [in Russian].
Gun'ko V.M., Turov V.V., Turov A.V. Hydrogen peroxide-water mixture bound to nanostructured silica. Chem. Phys. Lett. 2012. 531: 132. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2012.01.090
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp13.01.060
Copyright (©) 2022 V. V. Turov, P. P. Gorbyk, T. V. Krupska, S. P. Turanska, E. V. Koval, N. L. Cheremshenko
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.