Цекропін

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Сімейство цекропінів
Модель цекропіну A Drosophila melanogaster
Ідентифікатори
СимволCecropin
PfamPF00272
InterProIPR000875
PROSITEPDOC00241
SCOP21f0d / SCOPe / SUPFAM
TCDB1.C.17
OPM superfamily151
OPM protein1d9j

Цекропіни — антимікробні пептиди[1][2], які вперше були виділені з гемолімфи метелика Hyalophora cecropia (підродина Saturniinae), від якого й походить термін "цекропін". Вони є основною складовою вродженої імунної системи комах.[3][4][5]

Цекропіни лізують мембрани бактеріальних клітин; вони також пригнічують поглинання проліну та спричинюють негерметичність мембран.

Цекропіни — це невеликі пептиди довжиною від 31 до 37 амінокислотних залишків, активні проти грампозитивних і грамнегативних бактерій . Цекропіни, що виділені з інших комах, окрім Hyalophora cecropia, отримали свої інші назви, такі як бактерицидин, лепідоптерин і саркотоксин. Усі ці пептиди структурно споріднені.

Члени сімейства цекропінів

[ред. | ред. код]
Цекропін A
Пептидна послідовність: KWKLFKKIEKVGQNIRDGIIKAGPAVAVVGQATQIAK. Вторинна структура включає дві α-спіралі.[6] При низькому співвідношенні пептидів до ліпідів утворюються іонні канали, а при високому співвідношенні пептидів до ліпідів утворюються пори.
Цекропін B
Пептидна послідовність: KWKVFKKIEKMGRNIRNGIVKAGPAIAVLGEAKAL) Вторинна структура включає дві α-спіралі.[6]
CECD
Виділений з Aedes aegypti (комар-переносник жовтої гарячки).[7]
Папіліоцин
Виділений з Papilio xuthus (метелик з родини Косатцеві).[7]
Цекропін P1
Пептидна послідовність: SWLSKTAKKLENSAKKRISEGIAIAIQGGPR. Антибактеріальний пептид із свинячої аскариди Ascaris suum — паразитичної нематоди, що живе в кишечнику свині.

Похідні цекропінів

[ред. | ред. код]

Похідне цекропіну B — CB1a — має протипухлинні властивості. Структура складається переважно з альфа-спіралей, визначених ЯМР розчину. Був створений шляхом трикратного повторення перших десяти амінокислот. Молекулярна маса білка становить 4203,4 г/моль.[8]

Деякі з цекропінів (наприклад, цекропін A та цекропін B) мають протиракові властивості та називаються протираковими пептидами.[6] Гібридні пептиди, створені на основі цекропіну A, були вивчені стосовно їхніх протипухлинних властивостей.[6]

Протиракові властивості

[ред. | ред. код]

Протиракова активність цекропіну B, цекропіну P1 і Shiva-1 була вперше продемонстрована в дослідженнях in vitro клітинних ліній лейкемії та лімфоми ссавців, де клітини були чутливі до концентрації пептиду порядку 10−6 М.[9] Дві мультирезистентні до ліків клітинні лінії раку молочної залози та яєчників також продемонстрували чутливість до цих пептидів.[9] Крім того, повідомляється, що протиракова активність пептиду завершується протягом однієї години після лікування.[9] Дослідження in vivo клітин мишачої асцитної аденокарциноми товстої кишки показали схожу тенденцію, де миші, які отримували цекропін B, демонстрували більший час виживання порівняно з мишами, які не отримували лікування.[9] Структурні дослідження цекропіну B та його похідного цекропіну B3 показали, що протипухлинна активність виникає через здатність антимікробних пептидів утворювати пори в мембранах клітин карциноми шлунка.[6][10] Вимірювання електричних струмів на поверхні клітин показало, що цекропін B, але не цекропін B3, індукує зовнішні струми, що вказує на утворення пор.[10] Крім того, у цекропіну B3 відсутня амфіпатична група, присутня в цекропіні B, що свідчить про те, що ця амфіпатична група необхідна для введення цекропіну B у клітинні мембрани та формування пор.[10] Цекропін B має сильну дію на бактерії, а також на ракові клітини, в той час як B3 мало впливає на них.[10] Примітно, що інше похідне, цекропін B1, має дві амфіпатичні області та виявляє потужну активність проти клітинних ліній лейкемії людини в концентраціях, які не впливають на нормальні фібробласти чи еритроцити.[6]

Різні цекропіни впливають на різні типи ракових клітин людини та виявляють активність у концентраціях, які не є шкідливими для нормальних клітин. Наприклад, дослідження цекропінів A і B продемонструвало сильну цитотоксичну активність проти чотирьох ліній клітин раку сечового міхура, тоді як доброякісні мишачі та людські фібробласти не були сприйнятливі до цекропіну A або B.[11] Показано, що цекропіни багатьох видів комах є активними проти різноманітних ліній ракових клітин людини. Наприклад, Mdcec, цекропін, що походить від звичайної кімнатної мухи, має антипроліферативний вплив на лінію клітин гепатоцелюлярної карциноми людини BEL-7402, але не на нормальні клітини печінки.[12] Експерименти з проточною цитометрією та RT-PCR показали, що лікування Mdcec посилює експресію проапоптичних генів, таких як каспаза-3, що призводить до загибелі ракових клітин.[12] Ці самі гени не виявили значних змін експресії в здорових клітинах після лікування Mdcec.[12] Це свідчить про певний ступінь специфічності, який є перспективним для розробки нових методів лікування раку.

Додатково підтверджуючи терапевтичну ефективність, дослідження цекропіну А підтвердило, що він вибірково лізує клітини лейкемії, здійснюючи незначний вплив на нормальні лімфоцити.[13] У тому ж дослідженні хіміотерапевтичні препарати цитарабін і 5-фторурацил діють синергічно з цекропіном А in vitro, посилюючи цитотоксичний вплив на клітини лейкемії.[13] Це вказує на потенціал терапевтичного застосування антимікробних пептидів при раку, де лікування цекропінами може знизити необхідну дозу хіміотерапевтичних препаратів, зменшуючи небажані побічні ефекти. Основною проблемою використання цекропінів як терапевтичних засобів проти раку є доставка пептидів до пухлинних клітин.[6][14] Повторне введення пептидів необхідне для підтримки системних рівнів цекропінів у достатніх концентраціях для протиракової активності.[6][14] Ця необхідність повторного введення ускладнює потенційні плани лікування. Однак була запропонована альтернатива, що передбачає використання генної терапії для введення генів цекропіну в ракові клітини.[6][14] Дослідження, під час якого гени цекропіну були експресовані в лінії клітин карциноми сечового міхура людини, показало, що пухлинні клітини, що несуть гени цекропіну, мають знижену пухлиногенність, аж до повної втрати пухлиногенності в деяких клітинних клонах.[14]

Подальші дослідження виявили нові цекропіни, які можуть виявитися корисними для розробки терапевтичних засобів проти раку. Наприклад, аналізи геному та транскриптомів брунькоїда Choristoneura fumiferana дозволили ідентифікувати нові цекропіні, які відрізняються від раніше охарактеризованих цекропінів тим, що заряджені негативно, а не позитивно.[15] BH3-подібний мотив (послідовність амінокислот G-[KQR]-[HKQNR]-[IV]-[KQR]) присутній як в аніонних, так і в катіонних цекропінах, і аналіз показує, що цей мотив може взаємодіяти з Bcl-2 — білком, що бере участь в апоптозі.[15] Подальше вивчення структури цекропіну та протипухлинних властивостей може допомогти розробити нові терапевтичні засоби проти раку.

Дія проти біоплівок

[ред. | ред. код]

Цекропін А може знищувати клітини уропатогенної E. coli, які утворюють планктонні та прикріплені біоплівки, діючи як окремо, так і в поєднанні з антибіотиком налідиксовою кислотою, синергічно очищаючи інфекцію in vivo (у комахах-хазяях — восковій молі Galleria mellonella) без нецільової цитотоксичності. Багатоцільовий механізм дії охоплює створення проникності зовнішньої мембрани з подальшим руйнуванням біоплівки, викликаним пригніченням активності клітинної помпи, що діє назовні, та взаємодією з позаклітинними та внутрішньоклітинними нуклеїновими кислотами.[16]

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. ↑ MeSH Cecropins
  2. ↑ Lauwers A, Twyffels L, Soin R, Wauquier C, Kruys V, Gueydan C (March 2009). Post-transcriptional Regulation of Genes Encoding Anti-microbial Peptides in Drosophila. The Journal of Biological Chemistry. 284 (13): 8973—83. doi:10.1074/jbc.M806778200. PMC 2659254. PMID 19176529.
  3. ↑ Boman HG, Hultmark D (1987). Cell-free immunity in insects. Annual Review of Microbiology. 41: 103—26. doi:10.1146/annurev.mi.41.100187.000535. PMID 3318666.
  4. ↑ Boman HG (April 1991). Antibacterial peptides: key components needed in immunity. Cell. 65 (2): 205—7. doi:10.1016/0092-8674(91)90154-Q. PMID 2015623.
  5. ↑ Boman HG, Faye I, Gudmundsson GH, Lee JY, Lidholm DA (October 1991). Cell-free immunity in Cecropia. A model system for antibacterial proteins. European Journal of Biochemistry. 201 (1): 23—31. doi:10.1111/j.1432-1033.1991.tb16252.x. PMID 1915368.
  6. ↑ а б в г д е ж и к Hoskin DW, Ramamoorthy A (February 2008). Studies on anticancer activities of antimicrobial peptides. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. 1778 (2): 357—75. doi:10.1016/j.bbamem.2007.11.008. PMC 2238813. PMID 18078805.
  7. ↑ а б cecropin family OPM
  8. ↑ PDB 2IGR; Wu JM, Jan PS, Yu HC, Haung HY, Fang HJ, Chang YI, Cheng JW, Chen HM (May 2009). Structure and function of a custom anticancer peptide, CB1a. Peptides. 30 (5): 839—48. doi:10.1016/j.peptides.2009.02.004. PMID 19428759. {{cite journal}}: Недійсний |displayauthors=6 (довідка)
  9. ↑ а б в г Moore AJ, Devine DA, Bibby MC (1994). Preliminary experimental anticancer activity of cecropins. Peptide Research. 7 (5): 265—9. PMID 7849420.
  10. ↑ а б в г Ye JS, Zheng XJ, Leung KW, Chen HM, Sheu FS (August 2004). Induction of transient ion channel-like pores in a cancer cell by antibiotic peptide. Journal of Biochemistry. 136 (2): 255—9. doi:10.1093/jb/mvh114. PMID 15496597.
  11. ↑ Suttmann H, Retz M, Paulsen F, Harder J, Zwergel U, Kamradt J, Wullich B, Unteregger G, Stöckle M, Lehmann J (March 2008). Antimicrobial peptides of the Cecropin-family show potent antitumor activity against bladder cancer cells. BMC Urology. 8: 5. doi:10.1186/1471-2490-8-5. PMC 2276511. PMID 18315881. {{cite journal}}: Недійсний |displayauthors=6 (довідка)Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  12. ↑ а б в Jin X, Mei H, Li X, Ma Y, Zeng AH, Wang Y, Lu X, Chu F, Wu Q, Zhu J (April 2010). Apoptosis-inducing activity of the antimicrobial peptide cecropin of Musca domestica in human hepatocellular carcinoma cell line BEL-7402 and the possible mechanism. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 42 (4): 259—65. doi:10.1093/abbs/gmq021. PMID 20383464. {{cite journal}}: Недійсний |displayauthors=6 (довідка)
  13. ↑ а б Hui L, Leung K, Chen HM (2002). The combined effects of antibacterial peptide cecropin A and anti-cancer agents on leukemia cells. Anticancer Research. 22 (5): 2811—6. PMID 12530001.
  14. ↑ а б в г Winder D, Günzburg WH, Erfle V, Salmons B (January 1998). Expression of antimicrobial peptides has an antitumour effect in human cells. Biochemical and Biophysical Research Communications. 242 (3): 608—12. doi:10.1006/bbrc.1997.8014. PMID 9464264.
  15. ↑ а б Maaroufi H, Potvin M, Cusson M, Levesque RC (11 травня 2021). Novel antimicrobial anionic cecropins from the spruce budworm feature a poly-L-aspartic acid C-terminus. Proteins. 89 (9): 1205—1215. doi:10.1002/prot.26142. ISSN 0887-3585.
  16. ↑ Kalsy M, Tonk M, Hardt M, Dobrindt U, Zdybicka-Barabas A, Cytrynska M, Vilcinskas A, Mukherjee K (2020). The insect antimicrobial peptide cecropin A disrupts uropathogenic Escherichia coli biofilms. NPJ Biofilms and Microbiomes. 6 (1): 6. doi:10.1038/s41522-020-0116-3. PMC 7016129. PMID 32051417.>


Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Цекропін&oldid=39658194