Биотехнологический способ получения рекомбинантного двухкомпонентного лантибиотика лихеницидина в бактериальной системе экспрессии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Лантибиотики представляют собой семейство рибосомально синтезируемых бактериальных антимикробных пептидов, которые подвергаются посттрансляционной модификации с образованием остатков лантионина (Lan) и метиллантионина (MeLan). Лантибиотики рассматриваются как перспективные средства для борьбы с антибиотикорезистентными бактериальными инфекциями. В настоящей работе представлен биотехнологический способ получения двух компонентов лантибиотика лихеницидина из Bacillus licheniformis B-511 – Lchα и Lchβ. Разработана система, позволяющая проводить в клетках Escherichia coli коэкспрессию генов lchА1 или lchA2, кодирующих предшественники α- или β-компонентов, соответственно, с генами lchM1 или lchM2 модифицирующих ферментов LchM1 и LchM2. Разработанная система гетерологичной экспрессии и очистки позволила получить с высоким выходом посттрансляционно модифицированный рекомбинантный Lchβ, полностью идентичный природному пептиду по структуре и биологической активности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. В. Антошина

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН

Email: ovch@ibch.ru
Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10

С. В. Баландин

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: ovch@ibch.ru

 Физтех-школа биологической и медицинской физики

Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; 141701 Долгопрудный, Институтский пер., 9

А. А. Тагаев

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН

Email: ovch@ibch.ru
Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10

А. А. Потемкина

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: ovch@ibch.ru

Физтех-школа биологической и медицинской физики

Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; 141701 Долгопрудный, Институтский пер., 9

Т. В. Овчинникова

ФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: ovch@ibch.ru

Физтех-школа биологической и медицинской физики

Россия, 117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; 141701 Долгопрудный, Институтский пер., 9

Список литературы

  1. Drider D., Rebuffat S. Prokaryotic Antimicrobial Peptides. From Genes to Applications / Springer. 2011. P. 1–451.
  2. Antoshina D.V., Balandin S.V., Ovchinnikova T.V. // Biochemistry (Moscow). 2022. V. 87. P. 1387–1403. https://doi.org/10.1134/S0006297922110165
  3. Zimina M., Babich O., Prosekov A., Sukhikh S., Ivanova S., Shevchenko M., Noskova S. // Antibiotics (Basel). 2020. V. 9. P. 553–574. https://doi.org/10.3390/antibiotics9090553
  4. Field D., Cotter P.D., Hill C., Ross R.P. // Front. Microbiol. 2015. V. 6. P. 1–8. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01363
  5. Repka L.M., Chekan J.R., Nair S.K., van der Donk W.A. // Chem. Rev. 2017. V. 11. P. 5457–5520. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00591
  6. Ryan M.P., Rea M.C., Hill C., Ross R.P. // Appl. Environ. Microbiol. 1996. V. 62. P. 612–619. https://doi.org/10.1128/aem.62.2.612-619.1996
  7. Navaratna M.A., Sahl H.G., Tagg J.R. // Infect. Immun. 1999. V. 67. P. 4268–4271. https://doi.org/10.1128/iai.67.8.4268-4271.1999
  8. Holo H., Jeknic Z., Daeschel M., Stevanovic S., Nes I.F. // Microbiology (Reading). 2001. V. 147. P. 643–651. https://doi.org/10.1099/00221287-147-3-643
  9. Hyink O., Balakrishnan M., Tagg J.R. // FEMS Microbiol. Lett. 2005. V. 252. P. 235–241. https://doi.org/10.1016/j.femsle.2005.09.003
  10. Yonezawa H., Kuramitsu H.K. // Antimicrob. Agents Chemother. 2005. V. 49. P. 541–548. https://doi.org/10.1128%2FAAC.49.2.541-548.2005
  11. Begley M., Cotter P.D., Hill C., Ross R.P. // Appl. Environ. Microbiol. 2009. V. 75. P. 5451–5460. https://doi.org/10.1128/aem.00730-09
  12. Shenkarev Z.O., Finkina E.I., Nurmukhamedova E.K., Balandin S.V., Mineev K.S., Nadezhdin K.D., Yakimenko Z.A., Tagaev A.A., Temirov Y.V., Arseniev A.S., Ovchinnikova T.V. // Biochem. 2010. V. 49. P. 6462– 6472. https://doi.org/10.1021/bi100871b
  13. Barbosa J.C., Gonçalves S., Makowski M., Silva Í.C., Caetano T., Schneider T., Mösker E., Süssmuth R.D., Santos N.C., Mendo S. // Coll. Surf. B Biointerfaces. 2022. V. 211. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.112308
  14. Panina I.S., Balandin S.V., Tsarev A.V., Chugunov A.O., Tagaev A.A., Finkina E.I., Antoshina D.V., Sheremeteva E.V., Paramonov A.S., Rickmeyer J., Bierbaum G., Efremov R.G., Shenkarev Z.O., Ovchinnikova T.V. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 1332. https://doi.org/10.3390/ijms24021332
  15. McClerren A.L., Cooper L.E., Quan C., Thomas P.M., Kelleher N.L., van der Donk W.A. // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2006. V. 103. P. 17243–17248. https://doi.org/10.1073/pnas.0606088103
  16. Sawa N., Wilaipun P., Kinoshita S., Zendo T., Leelawatcharamas V., Nakayama J., Sonomoto K. // Appl. Environ. Microbiol. 2012. V. 78. P. 900–903. https://doi.org/10.1128/aem.06497-11
  17. Zhao X., van der Donk W.A. // Cell Chem. Biol. 2016. V. 23. P. 246–256. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2015.11.014
  18. Huo L., van der Donk W.A. // J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. P. 5254–5257. https://doi.org/10.1021/jacs.6b02513
  19. Xin B., Zheng J., Liu H., Li J., Ruan L., Peng D., Sajid M., Sun M. // Front Microbiol. 2016. V. 7. P. 1–12. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01115
  20. Collins F.W.J., O’Connor P.M., O’Sullivan O., Rea M.C., Hill C., Ross R.P. // Microbiology (Reading). 2016. V. 162. P. 1662–1671. https://doi.org/10.1099/mic.0.000340
  21. Singh M., Chaudhary S., Sareen D. // Mol. Microbiol. 2020. V. 113. P. 326–337. https://doi.org/10.1111/mmi.14419
  22. Caetano T., Krawczyk J.M., Mösker E., Süssmuth R.D., Mendo S. // Chem. Biol. 2011. V. 18. P. 90–100. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2010.11.010
  23. Caetano T., Barbosa J., Möesker E., Süssmuth R.D., Mendo S. // Res Microbiol. 2014. V. 165. P. 600–604. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2014.07.006
  24. Jones D.H., Howard B.H. // BioTechniques. 1991. V. 10. P. 62–66.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) Схема биосинтеза и модификации компонентов лихеницидина [4]; (б) структурная организация кластера биосинтеза лихеницидина из B. licheniformis VK21 [12].

Скачать (427KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схематичное представление экспрессионных плазмид для получения рекомбинантных компонентов лихеницидина.

Скачать (162KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Хроматограммы очистки полученных рекомбинантных компонентов лихеницидина с помощью обращённо-фазовой ВЭЖХ. (а) – Lchα и другие незрелые формы LchA1, (б) – Lchβ и другие незрелые формы LchA2.

Скачать (343KB)
Метаданные
5. Рис. 4. МАЛДИ-масс-спектрометрический анализ полученных рекомбинантных компонентов лихеницидина. (а) – LchA1, (б) – LchA2. (а) – Lchα и другие незрелые формы LchA1; (б) – Lchβ и другие незрелые формы LchA2.

Скачать (537KB)
Метаданные
6. Fig. 5. Chromatogram of purification of natural lichenicidin using reversed-phase HPLC and MALDI mass spectrometric analysis of isolated natural components of lichenicidin.

Скачать (183KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Синергическое действие эквимолярной смеси природного Lchα (Nα) и рекомбинантного Lchβ (Rβ) в отношении L. monocytogenes EGD (суммарная концентрация смеси пептидов – 1.0 мкг; концентрация Nα или Rβ – 1.0 мкг; (+) контроль – тетрациклин в концентрации 1.0 мкг; (–) контроль – 5% ацетонитрил, 0.1% трифторуксусная кислота.

Скачать (236KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024