Метод анализа антимикробной активности пептидов с помощью экспрессии кодирующих их генов в клетках Escherichia coli

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложена система тестирования новых потенциальных антимикробных пептидов (АМП), основанная на экспрессии кодирующих их рекомбинантных генов в клетках Escherichia coli. Такой подход имеет ряд преимуществ по сравнению с использованием химически синтезированных пептидов, при этом оба подхода эффективно дополняют друг друга. Используемый метод не налагает ограничений на размер АМП, позволяет проводить массовый скрининг мутантных плазмидных библиотек, имеет меньшую стоимость по сравнению с использованием синтетических пептидов. Суть метода заключается в трансформации модельной грамотрицательной бактерии E. coli плазмидами, несущими в себе рекомбинантный ген, кодирующий АМП, под контролем индуцибельного промотора. После индукции транскрипции бактерии синтезируют АМП, что приводит их к гибели. Детекцию роста бактерий проводят либо путем измерения оптической плотности жидкой культуры, выращиваемой в микропланшете, либо путем капельного высева серийных разведений культуры на агаризованную питательную среду.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Н. Графская

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства

Автор, ответственный за переписку.
Email: grafskayacath@gmail.com
Россия, Москва, 119435

Д. Д. Харлампиева

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства

Email: grafskayacath@gmail.com
Россия, Москва, 119435

П. А. Бобровский

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: grafskayacath@gmail.com
Россия, Москва, 119435; Долгопрудный, 141701

М. Ю. Серебренникова

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: grafskayacath@gmail.com
Россия, Москва, 119435; Долгопрудный, 141701

В. Н. Лазарев

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: grafskayacath@gmail.com
Россия, Москва, 119435; Долгопрудный, 141701

В. А. Манувера

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина Федерального медико-биологического агентства; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: grafskayacath@gmail.com
Россия, Москва, 119435; Долгопрудный, 141701

Список литературы

  1. Muteeb G., Rehman M.T., Shahwan M., Aatif M. // Pharmaceuticals. 2023. V. 16. № 11. P. 1615. https://doi.org/10.3390/ph16111615
  2. Salam Md.A., Al-Amin Md.Y., Salam M.T., Pawar J.S., Akhter N., Rabaan A.A., Alqumber M.A.A. // Healthcare. 2023. V. 11. № 13. P. 1946. https://doi.org/10.3390/healthcare11131946
  3. Mba I.E., Nweze E.I. // Yale J. Biol. Med. 2022. V. 95. № 4. P. 445–463.
  4. Moretta A., Scieuzo C., Petrone A.M., Salvia R., Manniello M.D., Franco A. et al. // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021. V. 11. P. 668632. https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.668632
  5. Browne K., Chakraborty S., Chen R., Willcox M.D., Black D.S., Walsh W.R., Kumar N. // IJMS. 2020. V. 21. № 19. P. 7047. https://doi.org/10.3390/ijms21197047
  6. Kumar P., Kizhakkedathu J., Straus S. // Biomolecules. 2018. V. 8. № 1. P. 4. https://doi.org/10.3390/biom8010004
  7. Huan Y., Kong Q., Mou H., Yi H. // Front. Microbiol. 2020. V. 11. P. 582779. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.582779
  8. Galzitskaya O.V. // IJMS. 2023. V. 24. № 11. P. 9451. https://doi.org/10.3390/ijms24119451
  9. Agüero-Chapin G., Antunes A., Marrero-Ponce Y. // Antibiotics. 2023. V. 12. № 6. P. 1011. https://doi.org/10.3390/antibiotics12061011
  10. Yan J., Cai J., Zhang B., Wang Y., Wong D.F., Siu S.W.I. // Antibiotics. 2022. V. 11. № 10. P. 1451. https://doi.org/10.3390/antibiotics11101451
  11. Bakare O.O., Gokul A., Niekerk L.-A., Aina O., Abiona A., Barker A.M., et al. // IJMS. 2023. V. 24. № 14. P. 11864. https://doi.org/10.3390/ijms241411864
  12. Bin Hafeez A., Jiang X., Bergen P.J., Zhu Y. // IJMS. 2021. V. 22. № 21. P. 11691. https://doi.org/10.3390/ijms222111691
  13. Dini I., De Biasi M.-G., Mancusi A. // Antibiotics. 2022. V. 11. № 11. P. 1483. https://doi.org/10.3390/antibiotics11111483
  14. Cardoso M.H., Orozco R.Q., Rezende S.B., Rodrigues G., Oshiro K.G.N., Cândido E.S., Franco O.L. // Front. Microbiol. 2020. V. 10. P. 3097. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.03097
  15. Yoshida M., Hinkley T., Tsuda S., Abul-Haija Y.M., McBurney R.T., Kulikov V. et al. // Chem. 2018. V. 4. № 3. P. 533–543. https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.01.005
  16. Aronica P.G.A., Reid L.M., Desai N., Li J., Fox S.J., Yadahalli S. et al. // J. Chem. Inf. Model. 2021. V. 61. № 7. P. 3172–3196. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.1c00175
  17. Merrifield R.B., Stewart J.Morrow., Jernberg Nils. // Anal. Chem. 1966. V. 38. № 13. P. 1905–1914. https://doi.org/10.1021/ac50155a057
  18. Bello-Madruga R., Torrent Burgas M. // Comput. Struct. Biotechnol.J. 2024. V. 23. P. 972–981. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2024.02.008
  19. Zhang H.-Q., Sun C., Xu N., Liu W. // Front. Immunol. 2024. V. 15. P. 1326033. https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1326033
  20. Steiner H., Hultmark D., Engström Å., Bennich H., Boman H.G. // Nature. 1981. V. 292. № 5820. P. 246–248. https://doi.org/10.1038/292246a0
  21. Casteels P., Ampe C., Jacobs F., Vaeck M., Tempst P. // The EMBO Journal. 1989. V. 8. № 8. P. 2387–2391. https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1989.tb08368.x
  22. Grafskaia E.N., Pavlova E.R., Latsis I.A., Malakhova M.V., Ivchenkov D.V., Bashkirov P.V., et al. // Materials & Design. 2022. V. 224. P. 111364. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111364
  23. Klock H.E., Lesley S.A. High Throughput Protein Expression and Purification. / Ed. S.A. Doyle. Totowa, NJ: Humana Press, 2009. V. 498. P. 91–103. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-196-3_6
  24. Wiegand I., Hilpert K., Hancock R.E.W. // Nat. Protoc. 2008. V. 3. № 2. P. 163–175. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.521

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Оптические плотности культур клеток E. coli BL21-gold (DE3), трансформированных экспрессионными плазмидами, кодирующими АМП, через 24 ч инкубации. Плазмиды кодируют АМП без сигнального пептида (а), плазмиды кодируют АМП с сигнальным пептидом pelB (б). К – контрольные клетки E. coli BL21-gold (DE3), трансформированные реципиентными плазмидами без кодирующей АМП вставки; Mel, Cecr, Apid, HmAmp2 и HmAmp4 — клетки E. coli BL21-gold (DE3), трансформированные плазмидой, кодирующей мелиттин, цекропин, апидацин, HmAmp2 и HmAmp4 соответственно; 1 — LB, среда без индуктора транскрипции; 2 — LB + ИПТГ, среда LB с 0.1 мМ индуктора ИПТГ.

Скачать (213KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривые роста культур E. coli BL21-gold (DE3), трансформированных экспрессионными плазмидами, кодирующими АМП с сигнальным пептидом pelB. а – контрольные клетки E. coli BL21-gold (DE3), трансформированные плазмидой pET-22(b); Mel (б), Cecr (в), Apid (г), HmAmp2 (д) и HmAmp4 (е) — клетки E. coli BL21-gold (DE3), трансформированные плазмидой, кодирующей слитые с сигнальным пептидом мелиттин, цекропин, апидацин, HmAmp2 и HmAmp4 соответственно. 1 — LB без индуктора транскрипции; 2 — LB + ИПТГ, среда с 0.1 мМ индуктора ИПТГ.

Скачать (340KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фотографии чашек Петри после капельного высева серийных разведений (10–105) бактериальных культур и инкубации 16 ч при 37°С. К – контрольные клетки E. coli BL21-gold (DE3), трансформированные плазмидой pET-22(b); Mel, Cecr, Apid, HmAmp2 и HmAmp4 – клетки E. coli BL21-gold (DE3), трансформированные плазмидой, кодирующей слитые с сигнальным пептидом pelB мелиттин, цекропин, апидацин, HmAmp2 и HmAmp4 соответственно, LB – среда без индуктора транскрипции; LB + ИПТГ – среда с 0.1 мМ индуктора ИПТГ. Сверху приведена шкала разведения бактериальных культур.

Скачать (600KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025