Вред пептиды: какая польза и возможный вред от них для организма

Содержание

какая польза и возможный вред от них для организма

Содержание

  1. Как работают пептиды
  2. Чем полезны пептиды

Современный мир быстро развивается, делается все, чтобы улучшить жизнь человека и продлить ее. Ученые более тридцати лет исследовали вещества, которые смогли бы это сделать. Они назвали их пептидами, в переводе с греческого — питательный. Давайте попробуем разобраться, приносят пептиды вред или пользу?

Учеными изучены синтетические и натуральные виды пептидов, которые идентичны по своим свойствам — одинаково благоприятно воздействуют на организм, устраняют гормональные сбои, регулируют процессы обмена.

Как работают пептиды

Искусственно синтезированные пептиды полностью идентичны человеческим. А клетки обладают способностью поглощать только необходимые аминокислоты в нужных количествах. Неусвоенные аминокислоты выводится организмом. Но не стоит забывать, что у каждого пептида есть своя инструкция по применению, которой необходимо строго руководствоваться.

Самое опасное, что может случиться с организмом – это передозировка пептида, в результате которой могут быть головокружение, тошнота, слабость, повышение температуры. Чтобы этого не допустить, читайте здесь как правильно разводить пептиды. Также важно обращать внимание на качество продукции, проверять наличие сертификатов и анализов, подтверждающие чистоту препаратов.

За всё последнее время активного исследования пептидов (а это около 30 лет), не было зафиксировано вреда для человеческого организма.

Чем полезны пептиды

Сейчас можно приобрести пептиды для улучшения сна и памяти, стимуляции роста мышц, повышения иммунитета, приостановления старения, восстановления суставов и т.д. Правильное применение пептидов несет несомненную пользу организму. Но самое широкое распространение пептиды получили в бодибилдинге.

Пептиды выгодно отличаются от стероидов тем, что они стимулируют выработку собственного гормона роста, тем самым не подавляет естественные гормональные процессы в организме.

Пептиды абсолютно легальны на всей территории России и в настоящее время нет закона, который запрещает продажу, покупку или употребление пептидов. Вещества считаются безвредными для человеческого организма, не антидопинговым комитетом. Но несмотря на это может быть индивидуальная непереносимость пептидов, кроме этого всегда строит соблюдать инструкцию по применению.

Колонка врача: все о пептидах

Очередной материал «Колонки врача» посвящен пептидам

В одном из прошлых материалов мы уже подробно разбирались в том, что такое ботулотоксин, и какие негативные последствия могут иметь инъекции «Ботокса». Надеюсь, после моего рассказа количество желающих делать уколы несколько сократилось. А остальные наверняка подумали: «А что делать? Достойной альтернативы все равно нет». Спешу обрадовать: альтернатива есть! И именно о ней мы сегодня и поговорим.

О пептидах и пептидной косметике, наверняка, слышали все. Эти вещества постоянно синтезируются во всех живых организмах и регулируют физиологические процессы. Они способны восстанавливать регенерирующую функцию клеток кожи. Причем, сами по себе пептиды настолько малы, что способны проникать даже в самые глубокие слои эпидермиса.

Принцип работы пептидов основывается на их структуре – они состоят из последовательности аминокислот, которые передают клеткам информацию. Это своеобразный импульс, который как бы «напоминает» клеткам о том, как именно они должны функционировать. Как мы знаем, в силу возрастных изменений, процессы саморегуляции в клетках значительно ослабевают и со временем перестают работать в нормальном режиме.

На сегодняшний день пептидов существует огромное количество – порядка полутора тысяч. Среди них можно особо выделить гексапептиды. Не буду утомлять вас сложными химическими выкладками. Ограничусь лишь тем, что «гекс» – это шесть по-гречески, а приставка «гекса» в данном случае означает, что такой пептид состоит из шести аминокислот.

Именно гексапептиды являются той самой альтернативой «Ботоксу», поскольку принцип их действия аналогичен: они уменьшают сокращение мышц лица. Но при этом гексапептиды лишь замедляют проводимость нервного импульса, мягко расслабляя мышцу. Тогда как «Ботокс» действует более прямолинейно, полностью прекращая передачу импульсов между клетками. Для многих также будет полезным знать, что гексапептиды впитываются через кожу, а не вводятся с помощью инъекций, как «Ботокс».

Пептидную косметику можно отнести к перспективным направлениям в anti-age косметологии. Препараты на основе пептидов не только заметно уменьшают видимые проявления старения кожи, но и способны замедлить процесс старения. В современной косметологии используются такие пептиды, как матриксил (является копией белковой цепи коллагена, помогает коже синтезировать «молодой» коллаген), декоринил (предотвращает образование рубцовой ткани), пальмитоил (большая группа пептидов с широким спектром действия) и многие другие.

Последняя разработка в области косметологии, основанная, в том числе и на действии пептидов, – это система регенерации кожи Thaleum. Это высокотехнологичный препарат, в состав которого входят клеточные факторы роста, антиоксиданты и те самые пептиды: олигопептиды и гексопептиды. Кроме того, в зависимости от индивидуальных особенностей пациента и от конкретной проблемы, в состав препарата вводятся дополнительные активные (гликолевая, салициловая, пировиноградная или миндальная кислоты) или системные элементы (пять компонентов). Уникальная база позволяет одновременно использовать в препарате вещества, которые ранее считались несовместимыми. За счет этого увеличивается спектр проблем, с которыми можно бороться единовременно.

В итоге на выходе получается полностью индивидуализированный препарат, способный решить проблемы конкретного пациента. Добавить в базу можно от одной до трех капсул из девяти активных или системных компонентов. Таким образом можно получить около 130 различных вариантов препарата, один из которых наверняка подойдет для решения именно ваших проблем.

Здесь нужно сделать оговорку: подбор дополнительных элементов должен осуществляться исключительно профессиональным врачом, дабы избежать возможных аллергических реакций или проблем, связанных с непереносимостью отдельных компонентов.

Подготовленная смесь с помощью аппликатора наносится на кожу на 20-30 минут. Препарат обязательно должен быть приготовлен в присутствии пациента, а не заранее – примерно через час происходит инактивация и смесь утрачивает свои свойства. Сама же процедура схожа с пилингами, однако она значительно менее агрессивная, не вызывает побочных эффектов и осложнений, типичных для обычных пилингов. Также, в отличие от пилингов, после процедуры кожа приобретает матовость, синяки под глазами исчезают, а сосуды становятся менее заметными.

Система Thaleum эффективно применяется для решения таких проблем, как образование морщин, повышенная пигментация, купероз, гиперчувствительность кожи, возрастные изменения кожи, шрамы, акне, повышенное салоотделение и многих других. Более того, помимо кожи лица, препарат подходит и для шеи, зоны декольте, локтей, коленей, интимных зон. Также к преимуществам системы можно отнести и то, что она прекрасно сочетается с другими косметологическими процедурами: биоревитализацией, контурной пластикой, лазерами и т.д.

Ну и отдельно стоит отметить, что в России Thaleum появился не так давно, и далеко не все специалисты умеют правильно обращаться с этой системой. Для повышения квалификации врачей компания-производитель проводит обучение и выдает соответствующие сертификаты. Я рекомендую учитывать этот момент при обращении в клинику, и отказываться от процедуры в том случае, если документ о прохождении обучения отсутствует.

Присоединяйся офлайн к аудиовизуальной инсталляции «Портрет поколения» по случаю 10-летия BURO. — получи иммерсивный опыт.

Купить билет

Что такое короткие пептиды: польза и вред для организма, способы применения

Профессиональные спортсмены и бодибилдеры-любители для эффективности тренировок все чаще и охотнее пользуются пептидами.

В то же время огромное количество людей не знает, что это за средства и какие из веществ наиболее полезны для организма, в чем разница между длинными и короткими пептидами.

Пептиды в организме человека

Человеческий организм состоит из множества клеток, которые заняты производством белков определенного типа. Когда каждая из них работает без проблем, то и органы, в которые она входит, функционируют безупречно. Если в работе клеток происходит сбой, то с рабочего ритма сбивается весь орган, что является причиной многих болезней. Проконсультировавшись с врачом, при помощи различных медицинских препаратов можно избавиться от болезни, но сбившаяся клетка в таких случаях становится ленивой и вовсе перестает работать. Чтобы заставить ее трудиться, необходимы пептиды. Они не только возобновляют работу сбившейся клетки, но и способствуют тому, чтобы организм вернул себе рабочее состояние самостоятельно.

Пептидами называют природные аминокислотные соединения, которые обеспечивают, контролируют и регулируют в человеческом организме все важные процессы жизнедеятельности. Иначе говоря, от клетки к клетке они передают информацию, чтобы весь организм работал слаженно.
Важно знать, что пептиды не являются универсальным средством для всех органов, а обладают своей узкой специализацией. Соответственно, тому или иному органу подходит свой пептид: печени – печеночный, сердцу – сердечный, легким – легочный и т. п. Поскольку эти соединения для всех представителей млекопитающих одинаковы, то пептид печени теленка человеческая печень воспримет как родной.

За годы исследований ученые и фармацевты научились выделять нужные пептиды практически из любого вида тканей: сосудистой, мышечной, костной, хрящевой. Их можно получить из органов животных, из растений или искусственно синтезировать.

Полученные аминокислоты успешно используются не только в производстве медикаментов, но и в изготовлении спортивного питания, зубной пасты, косметических кремов. Например, коллаген в составе крема практически не проникает в кожные покровы, так как имеет слишком большой размер молекулы. А вот пептид из хрящевой ткани, добавленный в крем, ускоряет процесс обновления клеток и улучшает выработку естественного коллагена. Все идет к тому, что в будущем пептиды будут добавлять практически в любой продукт питания (и не только) для профилактики заболеваний и стимулирования молодости и красоты.

По своим размерам пептиды настолько маленькие, что их причисляют к наномиру и, соответственно, к нанотехнологиям. Различают длинные пептиды (полипептиды), содержащие в себе около двадцати и более аминокислотных остатков, и короткие (олигопептиды), состоящие из двух-трех аминокислот. Возможно, у вас возникает вопрос: зачем разделять пептиды на длинные и короткие и, собственно, какая разница для организма?

У полипептидов, увеличивающих мышечную массу, укрепляющих иммунную систему, сжигающих лишние жировые клетки, есть и недостатки. Они могут провоцировать непредвиденные реакции иммунной системы, угнетать вырабатывание различных гормонов в человеческом организме.

Продолжительные исследования убедительно доказали, что именно короткие пептиды в полном объеме усваиваются человеком и что именно они наиболее полезны для организма.

Что такое пептиды Хавинсона и для чего их принимать

Слово «пептиды» в последнее время у всех на устах. Косметологи не уставая расхваливают преимущества косметики с пептидами, а врачи все чаще назначают пептидные биорегуляторы для восстановления здоровья пациентов. Некоторые ученые и вовсе полагают, что короткие пептиды, более известные, как пептиды Хавинсона, имеют потенциал изменить будущее фармакологии.

Что такое пептиды Хавинсона?

Короткие пептиды или пептиды Хавинсона были разработаны еще в далеких 70-х годах прошлого века. Исследование и разработка проводились в засекреченной военной лаборатории на базе Военно-Медицинской Академии им. С.М. Кирова группой ученых во главе с профессором Владимиром Хацкелевичем Хавинсоном.

Семидесятые годы 20 века в истории знаменуются гонкой вооружений между СССР и США. Советский союз активно занимался разработкой препаратов для повышения боевой выносливости солдат в условиях повышенной радиации. Поэтому все исследования в этой области были под пристальным вниманием государства, что гарантировало высокую достоверность и эффективность разработок. Ученым удалось создать короткие пептиды, состоящие из цепочки в 2-4 аминокислоты. Выяснилось, что такой комплекс аминокислот способен положительно влиять на экспрессию генов и восстанавливать органы на клеточном уровне.

Это открытие дало толчок к дальнейшим исследованиям и разработкам. На сегодня имеется обширная научно-доказательная база эффективности коротких пептидов в:

  • Восстановлении клеток и тканей организма человека;
  • Улучшении памяти и когнитивных функций, восстановлении клеток мозга;
  • Повышении иммунитета;
  • Профилактике болезней;
  • Укреплении сосудов;
  • Омоложении.

С возрастом теломеры — область ДНК человека, отвечающая за молодость – укорачиваются. Это приводит к старению организма. Anti-age эффект пептидов достигается за счет их способности удлинять теломеры (на 42%). Благодаря этому продлевается жизнь клетки и соответственно жизнь и молодость человека.

Прием пептидных биорегуляторов осуществляется в виде пищевых добавок в капсулах, таблетках или в виде инъекций. Существуют также комплексы пептидов, в которых подобрано идеальное сочетание пептидов для решения тех или иных проблем здоровья.

Вредны ли пептидные биорегуляторы?

Пептидные биорегуляторы не могут быть вредны для организма поскольку они состоят не из вредных химических соединений, а из компонентов белка – аминокислот. Аминокислоты – это то, из чего состоят все живые существа на нашей планете. Жизнь на Земле началась с аминокислоты. Поэтому аминокислоты в составе пептидов Хавинсона не могут быть вредны для организма потому, что организм состоит из них.

Есть ли побочные эффекты приема пептидов?

Пептиды Хавинсона не вызывают иммунный ответ потому, что успевают усвоиться до того, как иммунная система реагирует на них. Поэтому они не вызывают аллергической реакции и пищевой или лекарственной зависимости. Также они не оказывают нагрузку на печень и почки, не приводят к нарушениям в работе мозга и сердечно-сосудистой системы. То есть они максимально эффективны при полном отсутствии побочных эффектов. Именно это революционное качество пептидов вводит их в ранг препаратов будущего.

Перспективы пептидных биорегуляторов? Как долго разрабатываются новые препараты?

Медицина в настоящее время находится в поисках альтернативных препаратов, которые в будущем могли бы заменить большинство сегодняшних лекарств, включая антибиотики. Всемирная организация здравоохранения обеспокоена растущей среди населения Земли устойчивостью к антибиотикам. Устойчивость к антибиотикам – это процесс привыкания бактерий к антибактериальным препаратам. Это приводит к снижению эффективности лечения вплоть до полной потери эффекта.

В этом контексте пептиды представляют огромный интерес у исследователей поскольку положительно влияют на иммунитет. Некоторые ученые полагают, что пептиды в будущем могут заменить почти всю современную аптечку человека.

Также на пептиды обращено пристальное внимание косметологической индустрии. Благодаря омолаживающему эффекту пептидов, их добавляют в различные anti-age крема и маски для восстановления структуры кожи. В этой области сейчас проходят очень важные исследования. Некоторые косметологи уже рассматривают короткие пептиды как «молодильные яблоки» будущего.

На разработку нового пептидного препарата уходит несколько лет, включая этап исследований.

CLUB120

Широкий ассортимент пептидов Хавинсона Вы можете найти в интернет-магазине Клуб120.

Ученые получили молекулы, способные уничтожать устойчивую к антибиотикам супербактерию — Наука

ТАСС, 28 октября.  Российские ученые синтезировали молекулы, которые могут уничтожить синегнойную палочку (Pseudomonas aeruginosa) – бактерию, которая провоцирует воспалительные процессы у людей со слабым иммунитетом. Созданные вещества могут стать основой для новых антибиотиков, пишет пресс-служба Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН.

«Группа исследователей из ИТЭБ РАН, Института белка РАН и ряда других академических институтов синтезировала амилоидогенные пептиды, которые могут проявлять антимикробную активность, и предложила описание возможного механизма их действия на устойчивые к антибиотикам бактерии, в частности, синегнойную палочку. По мнению авторов статьи, полученные результаты могут лечь в основу стратегии по разработке антибактериальных препаратов нового типа», — говорится в сообщении.

На роль альтернативного средства борьбы с инфекциями, вызванными «суперпатогенами», рассматривают антимикробные пептиды — молекулы, состоящие из нескольких аминокислотных остатков. Их продуцируют разные организмы для защиты от патогенов, или синтезируют ученые в лаборатории. В ИТЭБ РАН отмечают, что устойчивость бактерий к таким соединениям развивается медленнее, по сравнению с традиционными антибиотиками.

Для эксперимента ученые синтезировали пептиды из последовательности рибосомного белка S1 P. aeruginosa, которые проверили исследовательские группы трех научных институтов. В итоге среди четырех синтезированных пептидов был выбран один, обладающий самыми значительными антимикробными эффектами.

«В продолжении гипотезы о направленной коагрегации (взаимодействия) мы предложили возможную модель антимикробного действия амилоидогенных пептидов. Она объясняет антимикробные эффекты через специфическое взаимодействие пептида и белка-мишени внутри клетки (in vivo), что в результате приводит к нарушению биологической функции бактериального рибосомного белка S1», — сказала руководитель проекта Оксана Галзитская.

Удивительное рядом — уникальная космецевтика HydroPeptide.

На данный момент на рынке космецевтики представлены множество брендов космецевтики, но ведущие позиции занимает всего 5-6 производителей, и в это число, безусловно, входит уникальная косметика HydroPeptide.

Что же такого удивительного в средствах от американского бренда HydroPeptide?

  • Во-первых, разработкой продукции занимаются генетики, ученые, медики и косметологи. Т.е. косметика HydroPeptide — 100% научный подход к совершенству кожи, который изучен с каждой из сторон, влияющих на те или иные причины возникновения несовершенств.
  • Во-вторых, основной компонент средств — пептиды, которые напрямую влияют на продолжительность жизни и активность клеток. HydroPeptide — единственный бренд в мире, в составе средств которого содержится более 65 видов различных пептидов.
  • В-третьих, в составе средств Гидропептид содержаться 6 фундаментальных элементов — фруктовые кислоты, витамины, минералы, аминокислоты, энзимы и бутолоподобные пептиды. Этот комплекс позволяет не только справиться с видимыми несовершенствами и признаками старения кожи, но и устранить причину их появления, а также замедлить процесс увядания кожи.

Почему именно пептиды?

По своему строению пептиды имеют достаточно маленький размер (в отличие от белков, которые действуют только в верхних слоях кожи), что позволяет проникать им в глубокие слои дермы и регулировать процессы внутри клеток.

Пептиды являются фрагментами белков и играют роль сигнальных молекул и способствуют нормализации всех клеточных коммуникаций.

Грубо говоря, попадая в дерму пептиды получают от клеток сигнал о каком-либо нарушении и тут же вступают в реакцию и способствуют необходимым изменениям.

Пептиды не просто восстанавливают функции работы клеток, но и продлевают их жизненный цикл.

Помимо всего прочего, ботулоподобные пептиды расслабляют мышцы, что дает заметный эффект разглаживания морщин.

На выходе мы получаем яркий лифтинг-эффект, устранение имеющихся несовершенств, разглаживание морщин и замедление процессов их появления, а также здоровую и сияющую кожу.

Каждое средство HydroPeptide разрабатывается с учетом всех факторов, которые влияют на то или иное несовершенство. Соответственно любой продукт Хайдропептид дает яркий результат в борьбе с конкретной проблемой. При чем результат от использования средств можно заметить уже на 7-10 день после начала применения!

Преимущества космецевтики HydroPeptide 

  • Устранение птоза и провисания тканей
  • Активация выработки природного коллагена
  • Защита клеток от повреждения ДНК
  • Устранение мелких и снижение выраженности глубоких морщин
  • Повышение защитных функций от негативного воздействия окружающей среды
  • Глубокой очищение кожи
  • Обновление клеток и активация их функций
  • Расслабляющее действие на мышцы
  • Глубокое увлажнение и питание кожи
  • Оздоровление кожи на клеточном уровне

Выбирая средства HydroPeptide, Вы выбираете здоровую кожу без эстетических несовершенств, замедление появления признаков старения и безупречный, сияющий!

Будьте в курсе всех новостей и самых горячих спец. предложений — присоединяйтесь к нам в INSTAGRAM!

Инфо Поле » Принимать ли коллаген внутрь? Польза и вред по мнению врачей

Коллаген польза и вред для организма человека

Коллаген – натуральный белок, который вырабатывается в человеческом организме. Его роль огромна – из коллагена состоит соединительная ткань. С возрастом синтез коллагена замедляется, стареет кожа, становятся дряблыми мышцы, начинают болеть суставы. Также его выработку снижают плохая экология, курение, стрессы, повышенные физнагрузки. Коллаген поступает в организм с продуктами питания. Однако этого недостаточно, чтобы восполнить дефицит. Поэтому на помощь приходят пищевые добавки. Их задача – восстановить уровень коллагена. Также коллаген применяют в терапевтических целях. Например, при болях в суставах.

Коллаген внутрь польза и вред

Потребность в биодобавках индивидуальна. Это зависит и от возраста, и от образа жизни. Так, коллаген рекомендуют спортсменам. Во-первых, потому что он укрепляет связки, сухожилия и сосуды, помогает быстрее восстановиться после травм. Во-вторых, из-за повышенных нагрузок выработка коллагена, как мы уже говорили, снижается. В-третьих, коллаген отвечает за рост мышц. Биодобавки с коллагеном будут полезны и веганам, которые отказались от животного белка – источника коллагена, который поступает в организм с пищей. Также коллаген рекомендовано принимать во время сильного стресса.

Питьевой коллаген польза и вред

Пищевая добавка с коллагеном считается безопасной, так как почти не имеет противопоказаний. Причиной отказа может быть в основном индивидуальная непереносимость. Также не рекомендуется применять коллаген при некоторых болезнях. Например, атеросклерозе и желчекаменной болезни, тромбозах. Реакция на коллаген в виде высыпаний может быть при нарушении работы кишечника. В любом случае, перед применением следует проконсультироваться с врачом.

Коллаген польза и вред для женщин

Коллаген называют источником красоты. Его активно применяют в косметологии – в составе кремов или в виде инъекций. Но наиболее эффективно принимать его внутрь — через желудочно-кишечный тракт коллаген лучше усваивается организмом. Для чего нужен коллаген женщине? Для упругой и гладкой кожи. При дефиците коллагена начинается ее старение – появляются морщины, оплывает овал лица. Крепкие ногти и здоровые волосы – тоже заслуга коллагена. Этот белок восстанавливает поврежденную структуру локонов, придает им блеск и упругость, увлажняет. При дефиците коллагена мы теряем больше волос, их кончики секутся, начинают слоиться и ломаться ногти. Коллаген способствует жиросжиганию и помогает похудеть. Наконец, биодобавки с коллагеном – это профилактика растяжек и целлюлита.

Коллаген для кожи лица польза и вред

Применение добавок с коллагеном не избавит совсем от уже имеющихся морщин, но поможет замедлить образование новых, придаст коже упругость и эластичность, сделает ее более увлажненной. Специалисты советуют обратить внимание на пищевой коллаген уже в 25-30 лет, и пропивать его курсами, не дожидаясь первых морщин. Это позволит продлить молодость кожи и защитит от преждевременного старения.

Гидролизованный коллаген польза и вред

Речь, несомненно, о пользе. При гидролизе молекулы коллагена разбиваются на более мелкие частицы. Такие лучше усваиваются человеческим организмом. То, что гидролизованный коллаген действительно эффективен, подтвердили исследования. Участники эксперимента употребляли гидролизованный коллаген. Через два месяца применения добавки их кожа стала более увлажненной, а разрушение коллагеновых волокон в организме замедлилось.

Пептиды коллагена вред или польза

Молекула коллагена состоит из пептидных цепочек. При гидролизе она разбивается, как мы уже сказали, на более мелкие частицы – пептиды. Коллагеновые пептиды называют биодоступными, потому что они быстрее всасываются в кровь. Пептиды коллагена усваиваются организмом на 90%, в отличие от обычных молекул коллагена, которые поступают с мясом или в виде желатина (27%).

Пищевая добавка коллаген польза и вред

Сегодня представлен большой выбор БАДов – коллаген в капсулах, в виде порошка, жидкий. И у потребителя возникают вопросы, какую форму выбрать. «Коллаген порошок польза и вред», «Жидкий коллаген польза и вред» — эти запросы в поисковиках тоже популярны. Все перечисленные для приема внутрь формы хорошо усваиваются, но преимущество за порошковым коллагеном. Помимо быстрой усвояемости это еще и наиболее доступный и экономичный вариант добавки. Порошок растворяют в воде. Важно, чтобы она была негорячей. Не стоит добавлять его в чай или кофе, тем более с содержанием молока.

Коллаген в желе польза и вред

Что такое желатин, знают все. Но не каждый задумывается, что это животный белок. Добавляя в меню холодец, мы получаем порцию коллагена. Но ежедневно, да еще килограммами, такой продукт есть не станешь. А небольшие порции не восполнят дефицит коллагена в организме. Кроме того, при излишнем увлечении желатином есть риск развития тромбофлебита.

Говяжий коллаген польза и вред

Говяжий коллаген самый распространенный. Он содержится в коже, а также хрящах и костях животных и птиц. Попадая в желудок, он хорошо усваивается. И по цене доступный. Но на его переработку организму требуется больше времени, чем на морской коллаген. Последний быстрее усваивается за счет того, что представляет собой практически аналог человеческого коллагена. Но и стоить морской коллаген будет дороже.

Протеин с коллагеном польза и вред

И протеин, и коллаген являются белками. Оба — источники незаменимых кислот, безопасны в применении и нужны для роста мышц, поэтому в спортпите такие добавки популярны. В комплексе они дают больший эффект, помогая нарастить мышечную массу и снизить жировую.

Коллаген для суставов польза и вред

Коллаген используют для профилактики и лечения болезней суставов, которые нередко возникают с возрастом. Он снимает суставные боли. А также помогает быстрее восстановиться при растяжении связок, вывихах и переломах.

Коллаген натощак польза и вред

Принимают коллаген только натощак, за 30-60 минут до еды. Так организму проще расщеплять его на аминокислоты. Суточная норма – 2-5 г в день. В лечебных целях назначают обычно 10 г. Столько же рекомендуется для спортсменов. Эта доза разбивается на два приема, т.к. за один раз не следует принимать более 5г.

Коллаген польза и вред отзывы

Наибольшая польза от коллагена будет, если принимать его вместе с витамином С. Последний запускает синтез белка в организме. Без аскорбинки коллаген может просто не усвоиться. Также рекомендуется применять питьевой коллаген вместе с гиалуроновой кислотой. Эти компоненты наиболее эффективно работают в паре.

Если вы всерьез обеспокоены состоянием своей кожи, хотите сохранить эластичность сосудов и мышц, включите в свои привычки употребление коллагена. Например, в форме геля или порошка. “Иван-Поле” выпускает коллаген со вкусом грейпфрута или яблока. Коллаген уже обогащен витамином С для лучшего усвоения, его удобно брать с собой на работу и тренировку. На нашем сайте вы можете купить коллаген по ценам производителя, а мы доставим ваш заказ в удобное время.

Что такое пептиды?

Было много слухов о пептидах и о том, что они могут сделать для вашей кожи, мышц и здоровья. Что они собой представляют и соответствуют ли они шумихе?

Что такое пептиды?

Ваше тело вырабатывает пептиды. Это цепочки аминокислот, которые являются «строительными блоками» белков. Но в пептиде не так много аминокислот, как в белке.

Лабораторные пептиды могут имитировать некоторые из пептидов, обнаруженных в вашем организме. Некоторые из них используются в лекарствах от различных состояний, от диабета до рассеянного склероза.

Исследования также показали, что определенные типы могут быть полезны для вашей кожи, мышц и, возможно, вашего веса. Поэтому компании добавляют их в средства для ухода за кожей и диетические добавки, которые можно купить без рецепта.

Имейте в виду, что FDA не регулирует косметику и пищевые добавки так же строго, как лекарства. Поэтому будьте осторожны при покупке и использовании пептидных продуктов.

Чем они занимаются?

Существует множество различных пептидов, каждый из которых играет свою роль в организме.Нам нужно больше исследований того, на что способны синтетические пептиды и как они это делают. Но некоторые из преимуществ некоторых пептидов, как считается, включают:

Против старения. Пептиды коллагена помогают вырабатывать коллаген и эластин — белки, содержащиеся в здоровой коже. Антимикробный пептид (AMP) участвует в производстве меланина, пигмента кожи. Другой AMP участвует в отбеливании кожи, поэтому синтетическая версия может помочь с гиперпигментацией или «пигментными пятнами».

Улучшение кожного барьера. Противомикробные пептиды могут помочь вашему телу бороться с бактериями и способствовать заживлению ран.

Рост мышц. Креатин и пептиды коллагена помогают ускорить рост или восстановление мышц. (Некоторые типы синтетических пептидов, которые, как считается, связаны с ростом мышц, называемые пептидами, высвобождающими гормон роста, могут быть незаконными и небезопасными.)

Потеря веса. Ученые выясняют, могут ли некоторые пептиды помочь вам похудеть. Но нам нужны дополнительные исследования по этому поводу.

Пептиды в средствах по уходу за кожей

Исследования показали, что пептиды меди могут помочь организму вырабатывать коллаген и эластин. Они также действуют как антиоксиданты, помогая восстановить поврежденную кожу. Другие типы пептидов также могут улучшить состояние вашей кожи. Только не ждите серьезных изменений — преимущества неуловимы.

Пептиды можно найти в:

Пептиды в добавках

Пептиды продаются в виде пищевых добавок, включая таблетки или протеиновые коктейли. Они утверждают, что помогают нарастить мышцы, увеличить вес и потерять жир, а также помочь в восстановлении мышц.

Но прямых доказательств, подтверждающих большинство этих утверждений, мало. И не совсем ясно, насколько хорошо ваше тело может усваивать пептиды из добавок.

Некоторые из пептидов, доступных в виде добавок, включают:

  • Креатиновый пептид, который, как утверждается, помогает нарастить мышцы
  • Коллагеновый пептид, предназначенный для здоровья кожи, волос и ногтей, а также для похудания
  • Ипаморелин, как утверждается, способствует снижению веса и сжигание жира
  • Фоллистатин, рекламируемый для увеличения мышечной массы и потери веса
  • BPC-157, способствует восстановлению суставов

Пептиды в продуктах питания

Имейте в виду, что пептиды естественным образом содержатся во многих продуктах питания, в том числе:

Пептиды в лекарствах

Пептиды также используются для создания лекарств для лечения различных заболеваний.В США доступно более 100 пептидных препаратов. Они используются для лечения таких состояний, как диабет 2 типа, рассеянный склероз и высокое кровяное давление. И все время появляется все больше.

В отличие от некоторых косметических средств и пищевых добавок, эти препараты хорошо изучены и строго регулируются FDA. Спросите своего врача, есть ли у вас какие-либо вопросы о приеме пептидного препарата.

Что следует знать

Прежде чем попробовать или купить какие-либо диетические добавки:

  • Изучите веб-сайт компании.
  • Найдите активные ингредиенты в добавке.
  • Скептически относитесь к утверждениям, которые звучат слишком хорошо, чтобы быть правдой.
  • Не берите больше предложенной суммы.

Расскажите своему врачу о любых добавках, которые вы принимаете и почему. Если у вас проблемы с кожей или волосами, обратитесь к дерматологу для диагностики и плана лечения. Если у вас аллергическая реакция на средство для ухода за кожей на основе пептидов, как можно скорее обратитесь за медицинской помощью.

Пептиды и здоровье кожи | Институт Линуса Полинга

Список литературы

1.Линтнер К., Пешард О. Биологически активные пептиды: от лабораторного любопытства до функционального продукта по уходу за кожей. Int J Cosmet Sci. 2000; 22 (3): 207-218. (PubMed)

2. Редди Б., Джоу Т., Ханташ Б.М. Биоактивные олигопептиды в дерматологии: Часть I. Exp Dermatol. 2012; 21 (8): 563-568. (PubMed)

3. Редди Б., Джоу Т., Ханташ Б.М. Биоактивные олигопептиды в дерматологии: Часть II. Exp Dermatol. 2012; 21 (8): 569-575. (PubMed)

4. Абу Самах Н.Х., Херд КМ.Местно применяемый КТТКС: обзор. Int J Cosmet Sci. 2011; 33 (6): 483-490. (PubMed)

5. Лай Й, Галло Р.Л. Усиленный иммунитет: как антимикробные пептиды играют важную роль в иммунной защите. раздирает Иммунол. 2009; 30 (3): 131-141. (PubMed)

6. Накацудзи Т., Галло Р.Л. Антимикробные пептиды: старые молекулы с новыми идеями. J Invest Dermatol. 2012; 132 (3, часть 2): 887-895. (PubMed)

7. Гороуи Ф., Майбах Х.И. Роль местных пептидов в предотвращении или лечении старения кожи.Int J Cosmet Sci. 2009; 31 (5): 327-345. (PubMed)

8. Чирита Р.И., Шаимбо П., Аршамбо Дж. С., Роберт И., Эльфакир С. Разработка метода ЖХ-МС / МС для мониторинга содержания пальмитоилпептидов в косметических средствах против морщин. Анальный Чим Акта. 2009; 641 (1-2): 95-100. (PubMed)

9. Абдель-Малек З.А., Кадекаро А.Л., Кавана Р.Дж. и др. Стратегия профилактики меланомы, основанная на использовании аналогов тетрапептида альфа-MSH, которые защищают меланоциты человека от УФ-индуцированного повреждения ДНК и цитотоксичности.FASEB J. 2006; 20 (9): 1561-1563. (PubMed)

10. Катаяма К., Сейер Дж. М., Рагоу Р., Кан А. Х. Регуляция продукции внеклеточного матрикса химически синтезируемыми субфрагментами карбоксипропептида коллагена I типа. Биохимия. 1991; 30 (29): 7097-7104. (PubMed)

11. Катаяма К., Армендарис-Борунда Дж., Рагоу Р., Канг А.Х., Сейер Дж. М.. Пентапептид из проколлагена I типа способствует выработке внеклеточного матрикса. J Biol Chem. 1993; 268 (14): 9941-9944. (PubMed)

12.Робинсон Л.Р., Фицджеральд, Северная Каролина, Даути Д.Г., Доус, Северная Каролина, Бердж, Калифорния, Биссетт, Д.Л. Пальмитоилпентапептид, применяемый для местного применения, улучшает состояние кожи лица после фотостарения. Int J Cosmet Sci. 2005; 27 (3): 155-160. (PubMed)

13. Фарвик М., Гретер-Бек С., Марини А. и др. Биоактивный тетрапептид GEKG способствует формированию внеклеточного матрикса: молекулярные и клинические доказательства in vitro и in vivo. Exp Dermatol. 2011; 20 (7): 602-604. (PubMed)

14. Мураками М., Лопес-Гарсия Б., Брафф М., Доршнер Р.А., Галло Р.Л.Постсекреторный процессинг генерирует несколько кателицидинов для усиления местной антимикробной защиты. J Immunol. 2004; 172 (5): 3070-3077. (PubMed)

15. Доршнер Р.А., Пестоньямасп В.К., Тамакувала С. и др. Кожное повреждение вызывает высвобождение антимикробных пептидов кателицидина, активных против стрептококков группы А. J Invest Dermatol. 2001; 117 (1): 91-97. (PubMed)

16. Брафф М.Х., Бардан А., Низет В., Галло Р.Л. Кожные защитные механизмы антимикробными пептидами.J Invest Dermatol. 2005; 125 (1): 9-13. (PubMed)

17. Кочулла А.Р., Балс Р. Противомикробные пептиды: современное состояние и терапевтический потенциал. Наркотики. 2003; 63 (4): 389-406. (PubMed)

18. Петерс Б.М., Шертлифф М.Э., Джабра-Ризк М.А. Противомикробные пептиды: первобытные молекулы или лекарства будущего? PLoS Pathog. 2010; 6 (10): e1001067. (PubMed)

19. Heilborn JD, Nilsson MF, Kratz G, et al. Кателицидиновый антимикробный пептид LL-37 участвует в реэпителизации кожных ран человека и отсутствует в эпителии хронических язв.J Invest Dermatol. 2003; 120 (3): 379-389. (PubMed)

20. Карретеро М., Эскамес М.Дж., Гарсия М. и др. Активность кателицидина LL-37 человека, способствующая заживлению ран in vitro и in vivo. J Invest Dermatol. 2008; 128 (1): 223-236. (PubMed)

21. Арул В., Карта Р., Джаякумар Р. Терапевтический подход к заживлению диабетических ран с использованием биотинилированных матриц коллагена, содержащих GHK. Life Sci. 2007; 80 (4): 275-284. (PubMed)

22. Maquart FX, Bellon G, Chaqour B и др.In vivo стимуляция накопления соединительной ткани комплексом трипептид-медь глицил-L-гистидил-L-лизин-Cu2 + в экспериментальных ранах крыс. J Clin Invest. 1993; 92 (5): 2368-2376. (PubMed)

23. Макварт Ф.С., Пикарт Л., Лоран М., Гиллери П., Монбуа Дж. К., Борель Дж. П. Стимуляция синтеза коллагена в культурах фибробластов комплексом трипептид-медь глицил-L-гистидил-L-лизин-Cu2 +. FEBS Lett. 1988; 238 (2): 343-346. (PubMed)

24. Пикарт Л. Человеческий трипептид GHK и ремоделирование тканей.J Biomater Sci Polym Ed. 2008; 19 (8): 969-988. (PubMed)

25. Миллер Т.Р., Вагнер Д.Д., Баак Б.Р., Айсбах К.Дж. Воздействие местного трипептидного комплекса меди на кожу, обработанную лазером CO2. Arch Facial Plast Surg. 2006; 8 (4): 252-259. (PubMed)

26. Марини А., Фарвик М., Гретер-Бек С. и др. Модуляция пигментации кожи тетрапептидом ПКЕК: доказательства эффекта отбеливания кожи in vitro и in vivo. Exp Dermatol. 2012; 21 (2): 140-146. (PubMed)

Минималистичный циклический связывающийся со льдом пептид из фагового дисплея

Фаговый дисплей и селекция по аффинности

Фаговый дисплей позволяет обнаруживать высокоаффинные короткие пептидные лиганды против широкого диапазона белковых субстратов 5,6,7 .С годами сфера применения этого метода расширилась, и фаговый дисплей успешно применялся для идентификации коротких пептидных лигандов, которые могут избирательно связываться с другими мишенями, включая металлы, полупроводники, керамику, а также ряд биологических и синтетических полимеров. 8,9,10,11,12,13,14,15 . Лед, однако, представляет собой исключительно сложный целевой субстрат, поскольку он представляет собой динамический интерфейс. Лед образуется в воде и постоянно растет / тает.

На рисунке 1 схематично показан процесс фагового дисплея, который использовался для идентификации пептидов, связывающихся со льдом.Для экспериментов, проведенных в этом исследовании, фаговые библиотеки были сконструированы из нитчатого фага fd, который отображает пять копий каждого пептида на N-конце белка оболочки pIII на конце вирусной частицы 16 . Библиотека фага была разработана с учетом образования как моно-, так и бициклических пептидов 17 . Библиотеку циклических пептидов получали путем кодирования четырех цистеинов в каждый пептид при рандомизации остальных остатков. Окисление всех четырех остатков цистеина может привести к образованию двух дисульфидных мостиков и, следовательно, к множеству бициклических пептидных структур.Когда только два остатка цистеина соединены через дисульфидный мостик, получаются моноциклические пептиды. Циклические пептиды обладают пониженной конформационной гибкостью, что приводит к более низким энтропийным штрафам при связывании мишени и повышенному разнообразию по сравнению с линейными библиотеками той же длины 17,18 . Для дальнейшего увеличения разнообразия использовали смесь из шести различных библиотек, длина которых варьируется от 9 до 14 аминокислот. Для начальных экспериментов по пэннингу смесь фаговых библиотек содержала ~ 2 × 10 10 уникальных пептидных последовательностей 17 .Для этапа выбора аффинности сначала формировали ледяную оболочку внутри круглодонной колбы, которую вращали в бане с этиленгликолем, поддерживаемой при -0,5 ° C. Затем раствор фаговой библиотеки инкубировали со льдом в течение приблизительно 2 минут для улавливания фагов, связывающихся со льдом. Время инкубации было ограничено всего 2 минутами, чтобы предотвратить чрезмерный рост льда и сохранить функцию фага. После этого оставшуюся жидкость, содержащую несвязанные фаги, декантировали, а лед промывали предварительно охлажденным буферным раствором.Затем лед растопили, высвободив связанные фаги, которые впоследствии были использованы для заражения E. coli для амплификации фагов, доступных для повторных циклов пэннинга. Эта стратегия похожа на роторный метод очистки сродни льду, который использовался для выделения IBP из организмов, включая бактерии, насекомых и растения 19,20,21 . Измеряя выходной титр фага после каждого раунда отбора, можно было оценить обогащение фаговой библиотеки по отношению к льду. Повторение цикла селекции по аффинности приводило к постепенному увеличению титра выходящего фага.После пяти циклов было определено ~ 15-кратное увеличение титра выходящего фага (дополнительный рисунок 1). Поскольку в 5-м раунде улучшения титра не наблюдалось, для секвенирования из 4-го раунда было отобрано 96 фаговых клонов. На рис. 2 перечислены аминокислотные последовательности и относительные частоты встречаемости 10 наиболее распространенных пептидов, которые были идентифицированы. Полный список идентифицированных последовательностей представлен в дополнительной таблице 1. Пептид 10 на фиг. 2 является результатом первоначального дизайна библиотеки 22 .Эту последовательность использовали для создания библиотеки пептидов путем случайного мутагенеза с помощью ПЦР. Как следствие, небольшое количество пептида 10 остается в библиотеке как «загрязняющая последовательность». Пептид 10 далее не исследовался. Пептиды 1 9 , перечисленные на фиг. 2, были впоследствии синтезированы твердофазным пептидным синтезом, и их соответствующие данные ВЭЖХ и ЖХ-МС можно найти на дополнительных фиг. 2–10.

Рис. 1: Фаговый дисплей.

Схематическое изображение процесса фагового дисплея, используемого для идентификации пептидов, связывающихся со льдом.

Рис. 2: Наиболее многочисленные клоны фага, идентифицированные с помощью фагового дисплея.

Перечислены аминокислотные последовательности и частоты встречаемости десяти наиболее распространенных клонов фагов. Номера клонов соответствуют номерам, представленным в дополнительной таблице 1.

В качестве первого скрининга для оценки их активности пептидов 1 9 были оценены на их активность IRI с помощью анализа «splat» 23,24 . Этот анализ включает нанесение аликвоты 10 мкл раствора пептида в фосфатно-солевом буфере (PBS) на стеклянное покровное стекло, которое находится на алюминиевом блоке, охлажденном до -78 ° C.Это приводит к мгновенному образованию тонкого слоя льда, который затем переносится на криостадию и отжигается при -8 ° C в течение 30 мин. Через 30 мин оценивают относительный размер кристаллов льда и сравнивают с размером контрольного буферного образца, не содержащего пептид. На рисунке 3а суммированы активности IRI, выраженные как средняя площадь зерен относительно контроля PBS, для девяти идентифицированных пептидов в концентрации 1 мг / мл. Из пептидов только пептид 8 проявил значительную активность IRI.Хотя все пептиды 1–9 основаны на последовательностях, которые были идентифицированы с помощью фагового дисплея, отсутствие активности IRI для пептидов 1 7 и 9 указывает на то, что сродство фага не обязательно перевести на пептидное сродство. Одной из возможных причин этого может быть то, что связывание фага, представляющего пять копий пептида, со льдом может происходить посредством поливалентных взаимодействий, тогда как пептидов 1 9 связываются одновалентным образом.На рис. 3b, c показаны фотографии кристаллов льда, образовавшихся в присутствии 1 мг / мл пептида 3 и пептида 8 , соответственно, и показаны значительные различия в размере ледяных зерен, обусловленные пептидом 8 .

Рис. 3: Активность по перекристаллизации из льда пептидов, перечисленных на рис. 2.

a IRI активность пептидов 1 9 протестировано при 1 мг / мл (указанные значения являются средними для трех индивидуумов). эксперименты показаны как средние значения данных ± стандартное отклонение.Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение в пределах повторов). b , c Типичные криомикрофотографии кристаллов льда, выращенных в присутствии 1 мг / мл пептида 3 ( b ) и пептида 8 ( c ). Эксперименты проводили в трех экземплярах.

Для исследования взаимодействия пептида 8 со льдом были проведены эксперименты по формированию льда. Эти эксперименты проводили, помещая каплю 1 мг / мл раствора пептида 8 в PBS, содержащем 40% (мас. / Об.) Сахарозы, между двумя покровными стеклами.Затем их переводят в холодную ступень, которую быстро охлаждают до -50 ° C, и выдерживают в течение 2 минут. Затем «сэндвич» нагревают до –8 ° C и отжигают в течение 30 мин. Присутствие сахарозы снижает зародышеобразование и рост кристаллов, что позволяет контролировать рост и развитие отдельных ледяных зерен. На рис. 4а представлена ​​типичная фотография кристаллов льда, выращенных в присутствии пептида 3 . Как видно, отдельные кристаллы льда имеют дискообразную форму, что характерно для неограниченного роста льда.Это наблюдение показывает, что пептид 3 не может связывать лед. Такая же дискообразная форма, представленная на фиг. 4а, наблюдалась бы в отсутствие пептида. На рисунке 4b изображены кристаллы льда, которые образовались в растворе, содержащем пептид 8 . В этом случае кристаллы льда огранены. Кристаллы льда становятся ограненными, когда рост льда каким-либо образом подавляется, например, связанными IBP или, в данном случае, пептидом 8 . Это наблюдение важно, потому что связывание со льдом и активность IRI не связаны линейно.Существует множество примеров соединений, таких как небольшие имитаторы AF (G) P, которые обладают высокой активностью IRI, но не могут связываться со льдом 25 .

Рис. 4: Анализ пептидов при формировании льда.

На изображениях представлены репрезентативные криомикрофотографии кристаллов льда, выращенных в PBS, содержащем 40% сахарозы в присутствии пептида 3 ( a ) и пептида 8 ( b ) при 1 мг / мл (шкалы соответствуют 100 мкм). Эксперименты проводили в трех экземплярах.

Структура раствора пептида

Структуру пептида 8 исследовали с помощью спектроскопии ЯМР в растворе. ЯМР-эксперименты проводили с 6 мг / мл пептида 8 , растворенного в 0,5 × PBS при pH 6,0 с 10% оксида дейтерия (D 2 O). Такая высокая концентрация позволяет получать 1 H, 15 N и 1 H, 13 C гетероядерные одноквантовые спектры когерентности в естественных количествах, что позволяет полностью охарактеризовать.Дополнительные рис. 11 и 12 представлены корреляционные спектры 1 H 15 N и 1 H 13 C, которые были записаны для определения структуры основной цепи пептида. В дополнительной таблице 2 приведены химические сдвиги для конкретных атомов, определенные в результате этих экспериментов. Эксперименты по ядерной спектроскопии на эффекте Оверхаузера, проведенные с временами смешивания 120 или 200 мс, в двух полях (500 и 800 МГц 1 H частота Лармора) и при разных температурах, выявили очень мало NOE.Было обнаружено, что все кросс-пики NOE возникают из последовательных остатков без дальнодействующих H, H корреляций (дополнительный рисунок 13). Спектры ядерного эффекта Оверхаузера с вращающейся рамкой также не давали дополнительных пиков. Эти наблюдения указывают на довольно гибкую структуру пептида. Поскольку химические сдвиги C β остатков цистеина чувствительны к окислительно-восстановительному состоянию функциональных групп тиоловой боковой цепи, анализ 13 C-ЯМР позволяет различать дисульфидные связи и тиоловые группы и, таким образом, дает представление о структуре пептид 8 26 .Спектры С-ЯМР 13 показывают, что химические сдвиги C β для Cys13 и Cys3 смещены в более низкие поля (при 42,07 и 38,84 м.д.) по сравнению со сдвигами Cys2 и Cys7 C β , которые расположены при 28,13. и 28,12 м.д. Более слабые сдвиги сигналов Cys3 и Cys13 указывают на образование моноциклического пептида, который содержит дисульфидный мостик между Cys3 и Cys13.

Химическая структура циклического пептида 8 представлена ​​на рис.5а. Для построения трехмерной структурной модели пептида 8 использовали ограниченный CS-Rosetta 27 . На основе зарегистрированных химических сдвигов было создано 1500 модельных структур, которые сначала были отсортированы по их относительной энергии (дополнительный рисунок 14A). Десять структур с наименьшей относительной энергией были дополнительно оценены путем выравнивания структур и сравнения их относительных значений RMSD. Перекрытие десяти самых популярных моделей представлено на дополнительном рисунке 14B. Модель с наименьшими значениями относительной энергии и среднеквадратичного отклонения представлена ​​на рис.5б. Он выявляет неупорядоченный циклический пептид с расстоянием 4,8 Å между β-атомами углерода боковых цепей Thr 10 и Thr 14. Расстояние 4,8 Å между остатками Thr интересно, поскольку это общий мотив сайтов связывания со льдом IBPs, обнаруженных у зимующих организмов, включая жука Tenebrio molitor 28 . На дополнительном рис. 14С представлены десять сгенерированных структур с наименьшей относительной энергией. Расстояния между β-углеродами боковых цепей Thr10-Thr14 в других девяти структурах, как было определено, варьируются между 6.4 и 12,4 Å. В соответствии с короткой длиной и циклической структурой пептида 8 , спектроскопия кругового дихроизма (дополнительный рисунок 15), а также анализ химического сдвига ЯМР (дополнительный рисунок 16) предоставили относительно мало доказательств присутствия какой-либо упорядоченной вторичной структуры. . ЯМР-эксперименты с диффузионно-упорядоченной спектроскопией, которые проводили с 1 мМ растворами пептида 8 в 0,5 × PBS (pH = 6), и анализ методом малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS) 1 мМ растворов пептида 8 в 1 × PBS указывало на существование одного вида и отсутствие агрегированных сборок более высокого порядка в этих условиях (дополнительные рис.17 и 18).

Рис. 5. Структура пептида, связывающегося со льдом 8.

a Химическая структура пептида 8 . Остатки треонина выделены оранжевым цветом, а аспарагиновая кислота — пурпурным. b 3D-представление пептида 8 , как определено ограниченным Rosetta с помеченными отдельными остатками. Углеродный каркас показан голубым, азот — красным, кислород — синим, сера — желтым, аспарагиновая кислота — пурпурным, а треонины — оранжевым.

Мутационный анализ пептидной активности

Дозозависимые исследования активности IRI показали, что циклическая структура пептида 8 важна для его активности. Это проиллюстрировано на фиг. 6a, на которой сравнивается активность пептида 8 в восстанавливающих (красный кружок) и окислительных (черный квадрат) условиях. Как можно видеть, пептид активен только тогда, когда он окислен, что позволяет предположить, что циклизация важна. Активность пептида 8 сопоставима с активностью других активных соединений IRI, таких как PVA56 (красные кружки) и усеченный AFP типа I (синие треугольники) (рис.6b), несмотря на меньшую молекулярную массу пептида 8 по сравнению с этими двумя соединениями 29 . Это интересное наблюдение, поскольку активность связывания со льдом связана с размером, при этом более крупные молекулы обычно более активны, чем молекулы меньшего размера 30,31 .

Рис. 6. Активность пептидов, перечисленных на рис. 7.

a Анализ средней площади зерна IRI-активности пептидов, перечисленных на рис. 7. Все анализы IRI проводили в окислительных условиях, если не указано иное. .Черные квадраты представляют окисленный пептид 8 . Красный кружок — это восстановленный пептид 8 . Оранжевые треугольники — это мутация Thr4-Ser. Фиолетовые ромбы — мутация Thr10-Ser. Зеленые треугольники — мутация Thr14-Ser. Все синие треугольники Thr были изменены на Ser. Серые треугольники — это зашифрованная пептидная последовательность. Бирюзовые шестиугольники мутации Asp8-ser. (Приведенные значения усреднены из трех отдельных экспериментов и показаны как средние значения данных ± стандартное отклонение. Столбики ошибок представляют собой стандартное отклонение). b При сравнении активности IRI пептида 8 (черные квадраты) с литературными данными приведены значения для поливинилового спирта (PVA56) (красные кружки) и усеченного антифриза типа I длиной 22 аминокислоты, модифицированного антраценом (PC- AFP 22 мономер) (синие треугольники) 29 .

Чтобы подтвердить важность циклической структуры пептида 8 , были получены два мутанта, в которых несколько остатков цистеина были заменены серином (рис.7, спектры ВЭЖХ и МС представлены на дополнительных рисунках. 19 и 20). Мутация Cys2 и Cys7 в серин не влияла на активность IRI при 1 мг / мл, тогда как замена Cys3 и Cys13 на серин отменяла активность (дополнительный рисунок 21). Взятые вместе, эти данные показывают, что циклизация через Cys3 и Cys13, как определено с помощью ЯМР, важна для активности.

Фиг. 7: Пептиды, исследованные на активность ингибирования перекристаллизации из льда.

Перечислены последовательности пептида 8 , а также мутантов пептида 8 , которые были исследованы для установления взаимосвязи структура-активность.

Чтобы получить более полное представление о взаимосвязях структура-активность, которые регулируют активность пептида 8 , были синтезированы дополнительные мутантные пептиды с остатками треонина, которые необходимы для активности многих IBP, мутированных на серин (рис. 7) 32 . Всего было приготовлено четыре мутанта, в которых либо треонин 4, либо треонин 10, либо треонин 14, либо все три остатка треонина были заменены на серин. Данные ВЭЖХ и LS – MS для мутантных пептидов представлены на дополнительных рисунках.22–25. На фиг. 6а сравнивается дозозависимая IRI-активность пептида 8 с активностью различных мутантных пептидов (результаты, охватывающие расширенный диапазон концентраций, показаны на дополнительном рисунке 26). Интересно, что мутация Thr4 (оранжевые треугольники) в серин не влияла на активность IRI при 1 мг / мл, что указывает на то, что это не требуется для активности. Однако мутация Thr10 (пурпурные ромбы) или Thr14 (зеленые треугольники) приводила к полной потере активности, сигнализируя о том, что они участвуют в активности IRI.Кроме того, одновременная мутация всех Thr в Ser (синие треугольники) приводила к полной потере активности, подчеркивая функциональную важность остатков треонина. Кроме того, из-за близости остатка аспарагиновой кислоты 8 (Asp8) к Thr10 в структуре раствора пептида 8 его также исследовали с помощью мутационного анализа на предмет влияния на активность (спектры ВЭЖХ и МС этого пептида представлены на дополнительном рисунке. 27). Как показано на рис. 6, мутация Asp8 в Ser (бирюзовые шестиугольники) приводила к полной потере активности, указывая на то, что он участвует в связывании льда.Наконец, рандомизированную пептидную последовательность синтезировали в качестве контрольного пептида (спектры ВЭЖХ и МС, дополнительный рисунок 28). Этот скремблированный пептид также не обнаружил никакой активности IRI (фиг. 6A, серые треугольники), что подчеркивает избирательность последовательности свойств связывания со льдом пептида 8 . Эти наблюдения иллюстрируют важность трех остатков, которые играют ключевую роль в закреплении пептида 8, на льду и предотвращении перекристаллизации льда, что позволяет по-новому взглянуть на основные структурные особенности.

Моделирование молекулярной динамики

Детали молекулярного уровня взаимодействия между пептидом 8 и льдом были дополнительно исследованы с помощью моделирования методом МД, используя структуру раствора пептида (полученную с помощью ЯМР и CS-Rosetta) в качестве отправной точки. Используя силовые поля CHARMM36 33 и TIP4P / Ice 34 для молекул пептида и воды, соответственно, в общей сложности было выполнено 20 независимых несмещенных симуляций. Моделирование проводилось при 265 К и в течение 200 нс каждое.Анализ траектории, отображающий количество ледоподобных и жидких молекул воды вокруг метильной группы остатка Thr10 для каждого из 20 независимых МД-моделирования, можно найти на дополнительном рисунке 29. В начале моделирования пептид 8 был размещены в произвольной ориентации вдали от растущего ледяного фронта. Фиг. 8a иллюстрирует моментальный снимок пептида 8 с двух разных точек зрения после связывания со льдом. Снимки на рис. 8а взяты с траектории 18 на дополнительном рис.29 при 70 нс. Моделирование показывает, что связывающая активность пептида со льдом обусловлена ​​гидрофобными взаимодействиями метильной группы на Thr10. Это выделено на рис. 8а, где показана (десольватированная) метильная группа на Thr10, вписывающаяся в полость на поверхности льда [100]. Рисунок 8b показывает, что в среднем метильная группа окружена 16 молекулами жидкой воды, как видно в первые 60 нс моделирования, в течение которых пептид диффундирует через объем раствора. После связывания пептида со льдом некоторые молекулы воды покидают оболочку метилсольватации, частично замещаясь молекулами воды, обнаруженными во фронте льда.Этот процесс десольватации проиллюстрирован на фиг. 8b, где изменение водной фазы наблюдается для сольватной оболочки примерно через 60 нс, время, когда пептид 8 начинает связываться. Как только пептид 8 связался со льдом, дальнейший рост льда существенно затрудняется, как показано на фиг. 8c. Моделирование показывает, что связывание пептида 8 со льдом преимущественно энтропийно управляется гидрофобной десольватацией метильных групп, которая, в свою очередь, сильно зависит от конформационного пространства, которое пептид может занимать.Анализ торсионного угла C – S – S – C, φ , вокруг дисульфидной связи (выделен желтым на рис. 8a) показывает, что пептид 8 может принимать две разные конформации, характеризующиеся отрицательными или положительными значениями φ (см. Рис. 8D и дополнительный рис. 29). На дополнительном рис. 30 показаны изолинии, на которых показано количество молекул воды вокруг Thr10 как функция торсионного угла C – S – S – C. На этих графиках сравнивается количество молекул воды в сольватной оболочке вокруг метильной группы Thr10 вдоль всей MD-траектории до тех пор, пока пептид 8 не начинает взаимодействовать со льдом, с тем, что обнаруживается в течение ограниченного временного отрезка (5 нс) до того, как пептид связывается со льдом.Этот анализ показывает, что, в частности, за короткий промежуток времени до связывания льда увеличивается количество молекул воды в сольватной оболочке метильных групп Thr10. Это предполагает, что способность пептида 8 взаимодействовать со льдом, по-видимому, усиливается за счет определенных конформаций, которые максимизируют количество молекул воды в сольватной оболочке Thr10. В целом, эти находки недвусмысленно подчеркивают критическую роль Thr10 в связывании пептида 8 со льдом.Напротив, вклад Thr14 и Asp8, которые также были идентифицированы с помощью мутационного анализа как существенные остатки, менее ясен. Анализ взаимодействий водородных связей между пептидом 8 и льдом (дополнительный рис. 31) предполагает дополнительную водородную связь между Asp 8 и льдом, наряду с дальнейшим гидрофобным связыванием между Thr14 и льдом. Вместе эти дополнительные взаимодействия могут дополнительно стабилизировать связывание Thr10 со льдом.

Рис. 8: Моделирование молекулярной динамики пептида.

a Снимки пептида 8 после связывания со льдом с двух разных точек зрения. Остатки Thr окрашены в оранжевый цвет, и их соответствующие группы CH 3 имеют следующий вид; зеленый — CH 3 на Thr10, синий — CH 3 на Thr4 и пурпурный — CH 3 на Thr14. Торсионный угол дисульфидной связи ( φ ) окрашен в желтый цвет. Адсорбция CH 3 на растущем фронте льда, метил помещается в карман на первичном призматическом фронте (обведен кружком). b Отображение количества жидкой (черная линия) и ледяной (красная линия) воды в сольватной оболочке Thr10. c График роста льда в Ангстремах и соответствующая скорость роста Ангстрем / наносекунда. Адсорбция пептида при 60 нс замедляет рост ледяного фронта в направлении z (черная линия) и снижает скорость роста (пунктирная красная линия). d Анализ крутильного угла C – S – S – C, φ , вокруг дисульфидной связи на протяжении всего моделирования; Обратите внимание, что из-за использования скользящего среднего на 5000 пунктов первые и последние 20 нс были опущены.(Снимки взяты с траектории 18 на дополнительном рис. 29).

Во многих случаях IBP взаимодействуют со льдом посредством слоя клатратоподобных молекул воды (так называемый механизм «закрепленных клатратных вод») 35 . Чтобы исследовать присутствие клатратной воды вокруг пептида 8 , было проанализировано 20 статистически независимых траекторий MD. Эти анализы, однако, не выявили появления такого слоя, как показано на дополнительном рис. 32, который представляет собой количественную меру клатратоподобной воды вокруг остатков Thr.Отсутствие клатратной воды можно объяснить небольшим размером и неупорядоченной структурой раствора пептида, которая контрастирует с четко определенной третичной и четвертичной структурой обычных IBP 1 .

Моделирование методом МД в дальнейшем использовалось для анализа межмолекулярных расстояний Thr – Thr в пептиде 8 . На дополнительном рис. 33 представлены функции плотности вероятности различных межмолекулярных расстояний Thr – Thr (измеренных между β-атомами углерода боковой цепи аминокислоты) в течение времени до связывания пептида 8 со льдом с межмолекулярными расстояниями во время связывания со льдом.Качественно наблюдаемое распределение расстояний довольно хорошо соответствует расстояниям, полученным с помощью анализа ЯМР в растворе (дополнительный рисунок 14). Сравнение дополнительных фиг. 33A, B также показывает, что связывание со льдом приводит к увеличению вероятности конформации пептидов, которые характеризуются короткими расстояниями Thr10-Thr 14. Наконец, RMSD-анализ пептида показывает, что он гибкий и относительно динамичный (дополнительный рис. 34).

Аффинная очистка «Ice-tag»

Связывающие со льдом свойства пептида 8 открывают путь для множества возможных применений.Одно из первоначальных применений пептида 8 было бы в качестве слитой последовательности, чтобы сделать возможной аффинную очистку белков с помощью «ледяной метки» (фиг. 9a и дополнительный фиг. 35). В первом эксперименте по проверке концепции пептид 8 был экспрессирован в культуре бактериальных клеток E. coli в виде слияния («Ice-Tag») на С-конце mCherry. Гибрид mCherry- пептид 8 выделяли из лизата бактериальных клеток с помощью одной стадии аффинной очистки на льду. С этой целью неочищенный лизат бактериальных клеток добавляли в круглодонную колбу, которая была покрыта предварительно сформированным тонким слоем льда.Через 15 мин сливали оставшуюся жидкость. В результате внутри колбы образовалась ледяная оболочка алого цвета (рис. 9б). Анализ фракции расплавленного льда с помощью SDS-PAGE выявил присутствие единственной заметной полосы с массой от 25 до 35 кДа, иллюстрирующей эффективность очистки ледяной метки (фиг. 9c). Идентичность белка, захваченного слоем сродства со льдом, была подтверждена масс-спектрометрией MALDI-TOF, которая показала единственный пик с ожидаемой массой, определенной с помощью MALDI-TOF (ожидаемая масса 28.4 кДа по сравнению с измеренной массой 28,3 кДа, дополнительный рисунок 35C). Для дополнительной оценки эффективности пептида 8 в качестве аффинной метки со льдом, роторная очистка льдом лизата клеток E. coli , экспрессирующего mCherry, модифицированного С-концевой меткой пептида 8 , сравнивали с таковой E. Лизат клеток coli , содержащий сверхэкспрессированный GFP, который имеет высокое сходство по последовательности и размеру с mCherry, без ледяной метки. Общее содержание белка в клеточном лизате, а также в ледяной и жидкой фазах оценивали с помощью анализа BCA, а также с помощью флуоресцентной спектроскопии.Под УФ-облучением ледяная оболочка колбы, используемой для «очистки» GFP, показывала очень слабую флуоресценцию по сравнению с ледяной оболочкой, которая использовалась для захвата пептида , , 8, , mCherry (дополнительный рисунок 36A). Анализ содержания белка в жидкой фракции и ледяной фракции показал, что очистка льдом лизата mCherry с меткой пептид 8 привела к выделению ~ 50% от общего содержания белка по сравнению с ~ 20% в случае GFP, содержащий контрольный лизат (дополнительный рис.36Б, В). Что еще более важно, анализ SDS-PAGE показал, что очистка «ледяной метки» mCherry, модифицированной пептидом 8 , сопровождалась повышением чистоты белка, тогда как контрольный эксперимент с лизатом GFP не показал улучшения чистоты белка (дополнительный рис. 36D). ).

Рис. 9: Аффинная очистка mCherry «Ice-tag» со льдом.

a Схематическое изображение аффинной очистки «ice-tag». b Ледяной панцирь в УФ-свете. c SDS-PAGE лизата клеток E. coli , содержащего сверхэкспрессию mCherry и фракцию, которая связала лед после аффинной очистки со льдом. Эксперименты проводили в трех экземплярах.

Селективное альгицидное действие пептидов против вредных видов водорослей

Abstract

В последнее время вредоносное цветение водорослей (ВЦВ), также называемое «красной волной», было признано серьезной проблемой для морской среды в связи с изменениями климата во всем мире.Многие новые материалы или методы для предотвращения ВГВ еще не использовались, за исключением диспергирования глины, при котором образующееся в результате осаждение на морском дне может также вызвать изменение морской экологии или вторичное загрязнение окружающей среды. В текущем исследовании мы выяснили, что антимикробный пептид может контролировать ВГВ без цитотоксичности для безвредных морских организмов. Здесь антимикробные пептиды предлагаются в качестве новых альгицидных соединений в борьбе с клетками ВЦВ. Пептиды HPA3 и HPA3NT3, которые проявляют сильную антимикробную активность за счет порообразования в плазматической мембране, показали, что HPA3NT3 снижает подвижность клеток водорослей, разрушает их плазматическую мембрану и индуцирует отток внутриклеточных компонентов.Против рафидофлагеллат, таких как Heterosigma akashiwo , Chattonella sp. и C. marina , он проявлял быстрое лизирующее действие в клеточных мембранах при концентрации 1-4 мкМ в течение 2 минут. Для сравнения, его лизирующие эффекты проявляются при 8 мкМ в течение 1 ч в динофлагелляте, таком как Cochlodium polykrikoides , Prorocentrum micans и P. минимум . Более того, его лизирующее действие вызывало лизис хлоропластов и потерю хлорофилла a .Напротив, этот пептид не был эффективен против Skeletonema costatum , безвредных клеток водорослей, даже при 256 мкМ, более того, он убивал только H. akashiwo или C. marina при совместном культивировании с S. costatum , что указывает на его избирательную альгицидную активность между вредными и безвредными клетками водорослей. Пептид был негемолитическим в отношении красных кровяных телец Sebastes schlegeli , черного морского окуня, при концентрации 120 мкМ. Клетки HAB были быстро и избирательно лизированы после обработки антимикробными пептидами без цитотоксичности для безвредных морских организмов.Таким образом, антибиотические пептиды, изученные в нашем исследовании, по-видимому, обладают большим потенциалом в эффективном контроле ВЦВ с минимальным воздействием на морскую экологию.

Образец цитирования: Park S-C, Lee J-K, Kim SW, Park Y (2011) Селективное альгицидное действие пептидов против вредоносных видов цветения водорослей. PLoS ONE 6 (10): e26733. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733

Редактор: Теренс Эвенс, Департамент сельского хозяйства США — Служба сельскохозяйственных исследований (USDA-ARS), Соединенные Штаты Америки

Получено: июля 29, 2011; Одобрена: 3 октября 2011 г .; Опубликован: 26 октября 2011 г.

Авторские права: © 2011 Park et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Это исследование было поддержано программой Pioneer Research Center в рамках Национальной исследовательской программы Кореи (http://www.nrf.re.kr/html/kr), финансируемой Министерством образования, науки и технологий. (Грант № 2008-2000122).Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Вредное цветение водорослей (ВЦВ), обычно называемое «красной волной» и вызванное массовым и исключительным разрастанием микроводорослей и цианобактерий у побережья, увеличилось во всем мире с серьезными последствиями для отрасли аквакультуры и здоровья человека [1].ВЦВ не только приводит к огромным экономическим потерям, но и способствует загрязнению прибрежных территорий. Это явление часто вызывает такие повреждения, как массовая гибель рыб, морских млекопитающих, моллюсков и других океанических организмов из-за токсинов и недостатка кислорода [2]. Кроме того, употребление морепродуктов, в которых накопились токсины, вырабатываемые ВЦВ, приводит к болезням и смерти как людей, так и животных [2], [3]. Предыдущие исследования, проведенные на побережье Флоридского залива, также показали, что воздействие токсинов в виде аэрозолей из загрязненной воды приводит к респираторным проблемам у людей [4], [5].

Было приложено много усилий для предотвращения и смягчения воздействия ВЦВ. В нескольких отчетах предлагается подавить или убить вредные виды водорослей с помощью механических, биологических и химических методов [6] — [10]. Несмотря на несколько испытаний, общий метод контроля резко возросшего цветения ограничен из-за различий в морской экологии во всем мире. Иногда вторичное загрязнение морской среды вызывается неосмотрительными методами предотвращения ВЦВ. Например, глина или желтый лесс использовались для удаления организмов ВЦВ путем осаждения в Корее, Японии и других странах; однако этот метод иногда вызывает вторичное воздействие на живущие на дне организмы или экологические проблемы из-за рассеивания большого количества глины в море [11] — [13].Точно так же, хотя химические соединения с альгицидной активностью были выделены из различных источников, это может вызвать экологические изменения, поскольку эти реагенты нелегко разлагаются биологически и могут накапливаться в морских организмах в течение длительных периодов времени, подобно сельскохозяйственным химикатам. В настоящее время необходимы альтернативные методы или материалы, чтобы свести к минимуму такие проблемы.

Хорошо известно, что несколько видов динозавров, принадлежащих к роду Prorocentrum и Cochlodinium , и raphidophyceae, принадлежащих к роду Chattonella и Heterosigma , клетки HAB, использованные в настоящем исследовании, быстро продуцируют токсины, которые вызывают токсины моллюсков и моллюсков. другие морские организмы [14] — [16].С другой стороны, пептиды HPA3 (19-мерный) и HPA3NT3 (15-мерный), которые, как предполагается, предотвращают появление здесь клеток HAB, представляют собой модифицированные антимикробные пептиды (AMP) пептида HP (2–20), секретируемого из . Helicobacter pylori [17]. Они действуют против патогенных бактерий и грибов через механизм порообразования в плазматических мембранах [17].

У

AMP есть потенциал для эффективного управления ВЦВ, поскольку они оказывают избирательное альгицидное действие против токсичных, а не нетоксичных видов водорослей.Более того, по сравнению с другими химическими материалами или микробиологической обработкой, ВЦВ быстрее уничтожают токсичные водорослевые организмы, разрушая клетки. Целями этого исследования были (1) определение альгицидной активности AMP, (2) доказательство процесса лизиса клеток водорослей после воздействия AMP под световой микроскопией, (3) исследование избирательного воздействия на токсичные клетки водорослей и ( 4) задокументировать способ альгицидного действия. Здесь мы демонстрируем сильную альгицидную активность антимикробного пептида (AMP) и его потенциальную роль в качестве нового материала, который избирательно действует против этих токсичных видов водорослей.

Методы

Материалы

SYTOX Green получали от Molecular Probes (Юджин, штат Орегон), а N-сукцинимидиловый эфир 5 (6) -карбокситетраметилродамина (TAMRA) получали от Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури). 9-флуоренилметоксикарбонил (Fmoc) аминокислоты были от CEM Co. (Мэтьюз, Северная Каролина). Все остальные реагенты были аналитической чистоты.

Синтез пептидов

Пептиды синтезированы твердофазными методами Fmoc на амидной 4-метилбензгидриламиновой смоле Ринка (Novabiochem; 0.55 ммоль / г) с использованием микроволнового пептидного синтезатора Liberty (CEM Co.). Протоколы расщепления и очистки пептидов, использованные для этого исследования, были описаны ранее [17].

Водорослевые культуры

Prorocentrum минимум (D-120), Prorocentrum micans (D-077), Heterosigma akashiwo (RA-020, RA-018), Chattonella sp . (RA-005) и Skelectonema costatum (B-796) были предоставлены Корейским центром культивирования морских микроводорослей, Пусан, Республика Корея. Cochlodinium polykrikoides , H. akashiwo и Chattonella marina были собраны для этого исследования в прибрежной зоне Южного моря в Корее. Все виды, кроме одного, выращивали и поддерживали в среде f / 2 [18] при 20 ° C с циклами освещения 14/10 ч свет / темнота под холодным белым флуоресцентным светом (фотоны 120 мкмоль м −2 с −1 ). S. costatum выращивали в тех же условиях, за исключением того, что этот организм культивировали при плотности света 30 мкмоль фотонов m -2 с -1 .

Альгицидная активность

культур водорослей, выращенных в средней экспоненциальной фазе, вносили в 24-луночный планшет для тканевых культур в концентрации 2 ~ 4 × 10 4 клеток / мл, и проводили двукратные серийные разведения каждого пептида средой f / 2. добавляется в диапазоне от 0,25 до 256 мкМ. После инкубации в течение 1 часа (для raphidophyceae), 4 часов (для dinophyceae) или 72 часов (для S. costatum ) количество выживших клеток подсчитывали на гемацитометре со счетной камерой Седжвика – Рафтера под инвертированной микроскопией. .Ингибирующие концентрации (IC) пептидов определяли путем подсчета числа вспыхнувших клеток, в которых оболочки или мембраны клеток были полностью разрушены, но не неплавающих клеток. В тех же условиях пептиды добавляли при IC 90 к культурам C. marina , и зависящее от времени альгицидное действие пептидов регистрировали с помощью инвертированной микроскопии с помощью камеры DP71 (Olympus, Токио, Япония).

Предварительно культивированные клетки H. akashiwo и P. Минимум клеток доводили до концентрации 2.1 × 10 4 клеток / мл и культур клеток S. costatum доводили до 4,2 × 10 4 клеток / мл. После смешивания культур H. akashiwo с S. costatum или P. минимум с S. costatum были добавлены 2 или 8 мкМ HPA3NT3 и клетки были подсчитаны в указанное время в гемоцитометре с Sedgwick– Счетная камера для стропил.

Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (КЛСМ)

Распределение пептидов в клетках исследовали с использованием пептидов, меченных TAMRA, и CLSM.Клетки водорослей инкубировали с TAMRA-HPA3 или -HPA3NT3 при IC 50 в течение 5 минут ( H akashiwo и C. marina ) или 1 часа ( P. минимум ), после чего клетки промывали три раза. со средой f / 2 центрифугированием (× 1000 g, 5 мин) и фиксировали 2% (об. / об.) глутаровым альдегидом. Затем наблюдали локализацию пептидов, меченных TAMRA, с помощью инвертированного лазерного сканирующего микроскопа LSM510 (Carl Zeiss, Геттинген, Германия). Для обнаружения пептидов, меченных TAMRA, свет с длиной волны 543 нм от гелий-неонового лазера направляли на светоделитель DIC / 543.Затем изображения записывали в цифровом виде в формате 512 × 512 пикселей в последовательных срезах сверху вниз от клеток водорослей.

Анализ на хлорофилл

a

Для измерения концентраций хлорофилла и клеток H. akashiwo , инкубированных в отсутствие или в присутствии пептидов, собирали центрифугированием (при 3000 × g в течение 10 мин) в указанные моменты времени. Осадки клеток ресуспендировали и экстрагировали в 90% ацетоне в течение 24 ч при 4 ° C. Затем образцы центрифугировали при 10000 × g в течение 10 минут для удаления клеточного дебриса и концентрации хлорофилла а определяли, как описано у Джеффри и Хамфри [18].

Поглощение зеленого SYTOX

Клетки водорослей выращивали до средней экспоненциальной фазы в вышеуказанных условиях культивирования и доводили до 4 × 10 4 клеток / мл в среде f / 2, после чего их инкубировали с 0,5 мкМ SYTOX Green в течение 15 минут в темноте. После добавления пептидов в указанных концентрациях наблюдали за увеличением флуоресценции от связывания катионного красителя с внутриклеточной ДНК с течением времени. Длины волн возбуждения и излучения составляли 485 нм и 520 нм соответственно.Все значения флуоресценции были построены по базовой флуоресценции, полученной в клетках водорослей без пептида.

Гемолиз

Свежую кровь рыб собирали из Sebastes schlegeli и немедленно вводили в пробирки для забора крови гепарином (BD Vacutainer, Franklin Lakes, NJ). После осторожного перемешивания эритроциты (RBC) центрифугировали при 800 × g и промывали PBS до тех пор, пока супернатант не стал прозрачным. RBC (8% (об. / Об.) От конечной концентрации) добавляли к 2-кратным серийным разведениям пептида с PBS.После инкубации при мягком перемешивании в течение 1 ч при 37 ° C образцы затем центрифугировали при 800 × g в течение 10 мин и затем измеряли поглощение супернатанта при 414 нм. Полный (100%) гемолиз или отсутствие гемолиза определяли как поглощение эритроцитов, содержащих 1% Тритон Х-100 или только PBS, соответственно. Каждое измерение было выполнено в трех экземплярах, и процент гемолиза был рассчитан с использованием уравнения 1: (1)

Зависящее от времени устранение красного прилива пептидом

Клетки H. akashiwo , выращенные в средней экспоненциальной фазе, переносили в шестигранную ячейку (12 × 12 × 45 мм) при плотности 1 × 10 8 клеток / м: и затем инкубировали с 40 мкг / мл Пептид HPA3NT3.Сразу после добавления пептида уменьшение количества жизнеспособных клеток непрерывно регистрировали в течение 20 мин с помощью цифрового видеомагнитофона. Отдельные изображения были извлечены с интервалом в 1 минуту с помощью программного обеспечения для обработки видеоизображений.

Результаты

AMP обладают сильной альгицидной активностью против вредных видов водорослей

Как показано в Таблице S1, они обладали более высокой гидрофобностью и гидрофобным моментом, чем исходный пептид HP (2–20), что указывает на то, что они способствуют взаимодействию с клеточными мембранами.Антиводорослевую активность пептидов HPA3 и HPA3NT3 оценивали по уменьшению подвижности и гибели вредных видов водорослей, Cochlodinium polykrikoides , Prorocentrum minimum и micans (dinophyceae или dinoflagelltonella), 538 sp. и Heterosigma akashiwo (raphidophyceae или raphidoflagellate) под световой микроскопией (таблица 1). HP (2–20) приводил к слабому ингибированию роста почти в клетках водорослей, тогда как HPA3 и HPA3NT3, обладая дополнительной катионностью и гидрофобностью, были более сильными.HPA3NT3 обладал лучшим альгицидным действием против всех вредных видов водорослей по сравнению с другими пептидами при концентрациях от 1 до 8 мкМ. Этот пептид был особенно активнее против рафидофлагеллята, чем динофлагеллята. Как правило, плавательные движения клеток водорослей ингибировались обработкой пептидами при 1/4 концентрации IC 90 , и лизис происходил при концентрациях выше IC 50 .

При воздействии HPA3 и HPA3NT3, C. marina и H.Клетки akashiwo набухли, их плазматические мембраны были повреждены, и цитоплазматические органеллы и материалы высвободились. В конечном итоге лизис клеток был завершен в течение 2 минут (рис. 1 и Movie S1). Этот короткий период, необходимый для разрушения клеток, предполагает, что электростатическая сила пептидов приводит к быстрому связыванию с мембранами клеток водорослей, хотя липидный состав мембран варьируется в зависимости от видов водорослей. Фиг. 2 и ролик S2 показывают зависимый от времени лизис клетки C. marina в присутствии HPA3NT2.С добавлением пептида подвижность клетки прекращалась, клетки становились округлыми (0,5 с) за счет повышения проницаемости клеточной мембраны, и все это в течение очень короткого периода времени. Через 7,3 с целостность плазматической мембраны изменилась. Непрерывно небольшое набухание на клетках увеличивалось (стрелка на 8,1 и 9,0 с), лопнуло, и внутриклеточные органеллы высвобождались (стрелки на 11,6 с) через одну часть мембраны, которая была атакована многими пептидами. Интересно, что лизис мембран хлоропластов приводил к потере окраски хлоропластов.Изображения, сделанные через 37,7 секунды, показали, что лизис плазматической мембраны и высвобождение мембран хлоропластов продолжались в нескольких частях клетки. Слой клеточной мембраны исчез, а хлоропласты почти разрушились через 63,6 секунды.

Рисунок 1. Морфологические изменения рапидофлагеллят в присутствии пептидов.

C. marina (A) и H. akashiwo RA-018 (B) клетки, инкубированные без (1) или с HP (2–20) (2), HPA3 (3) и HPA3NT3 (4) пептиды каждый при IC 90 в течение 2 мин.Штанга: 100 мкм для всех панелей.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.g001

Рис. 2. Зависимые от времени изменения клеток C. marina в присутствии HPA3NT3.

После того, как 4 мкМ пептида вводили в клетки водорослей, морфологию клеток записывали в цифровом виде с помощью видео. Изображения были извлечены из видеофайлов в указанное время. Стрелки и стрелки указывают на поврежденные области плазматической мембраны и высвободившиеся хлоропласты соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.g002

Как показано на рис. 3A и B, механизм действия HPA3 и HPA3NT3 на C. polykrikoides и P. минимум был аналогичен по сравнению с рафидофлагеллятом, но для полного лизиса динофлагеллята требовалось длительное воздействие пептидов (1 час) по сравнению с рафидофлагеллятом (2 минуты). Длинные цепи C. polykrikoides были разорваны, и подвижность P.minim была значительно снижена в течение первых 10 минут после введения пептидов, но изменения в морфологии отдельных клеток были значительными.Впоследствии неподвижные клетки увеличились, оболочки и мембраны клеток были разрушены, и в течение 1 часа последовал отток внутриклеточных материалов (рис. 3A – C). Различия в кинетике начального клеточного взаимодействия и полного лизиса между динофлагеллятами и рафидофлагеллятами зависели от отсутствия или присутствия клеточной оболочки и количества внешних мембран хлоропластов.

Рисунок 3. Альгицидное действие пептидов против динофлагеллят и диатомовых водорослей.

(A и B) P.минимум (A) и клеток C. polykrikoides (B) без (1) или с HPA3 (2) и HPA3NT3 (3) каждая на каждой IC 90 . (C) Плотность выживших клеток в указанные моменты времени. (D) клеток S. costaum , инкубированных без (1) или с 128 мкМ HPA3 (2) и 256 мкМ HPA3NT3 (3) в течение 3 дней при 20 ° C. Штанги: 50 мкм для панелей A и B и 100 мкм для панели D.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.g003

С другой стороны, хотя рост С.costatum , безвредная диатомовая водоросль, ингибировалась 256 мкМ HPA3, половина клеток выживала (рис. 3D – 2). Однако длительное воздействие 256 мкМ HPA3NT3 не привело к каким-либо изменениям морфологии или выживаемости клеток S. costatum (рис. 3D-3).

Селективное альгицидное действие HPA3NT3

Для исследования селективного альгицидного действия HPA3NT3 вредные ( H. akashiwo или P. Minimum ) и безвредные ( S. costatum ) клетки водорослей культивировали совместно в присутствии пептида.После предварительного культивирования обоих типов клеток водорослей культур S. costatum (4,2 × 10 4 клеток / мл) были смешаны с культур H. akashiwo или P. минимум культур (2,1 × 10 4 клеток. / мл) с разной плотностью клеток, поскольку S. costatum может стать жертвой ВЦВ [19], [20]. HPA3NT3 вводили в комбинации совместно культивируемых клеток в концентрациях 2 мкМ или 8 мкМ (IC 90 против H. akashiwo и P. минимум , соответственно).Выживаемость клеток водорослей контролировали с течением времени в течение 48 часов (фиг. 4A и C), и клетки подсчитывали. В контрольном эксперименте без пептида модели роста двух совместных культур в отсутствие пептида показали, что рост S. costatum с P. минимум был мало ингибирован по сравнению с совместной культурой S. costatum и H. akashiwo (фиг. 4A и C), потому что S. costatum специально скармливали P. минимум . В то время как добавление HPA3NT3 дало H.akashiwo или P. минимум лизис и агрегация клеток в течение 10 мин (рис. 4B – 2- стрелка) или 1 ч (рис. 4D – 2- стрелка) соответственно, плотность клеток S. costatum была значительно увеличена. в течение 24 часов, хотя скорость его роста была немного подавлена ​​в течение 2 (фиг. 3A) или 6 часов (фиг. 3C) после воздействия пептида. Кроме того, присутствие пептида привело к усилению роста S. costatum , что указывает на то, что селективное уничтожение и быстрое лизисное действие HPA3NT3 только против вредных клеток водорослей играет важную роль в размножении S.costatum .

Рис. 4. Избирательное альгицидное действие HPA3NT3 при совместном культивировании вредных и безвредных клеток водорослей.

(A) Изменения плотности клеток в совместных культурах S. costatum (квадрат) и H. akashiwo (кружок) в отсутствие (закрашенный и 1) или в присутствии (незакрашенный и 2) 2 мкМ HPA3NT3. (B) Изображения выживших клеток после 6 ч инкубации с 2 мкМ HPA3NT2 и без него. (C) Изменения плотности клеток в совместных культурах S. costatum (квадрат) и P.минимум (треугольник) при отсутствии (закрашенный и 1) или в присутствии (незакрашенный и 2) 8 мкМ HPA3NT3. (D) Изображения выживших клеток после 24 ч инкубации с 8 мкМ HPA3NT2 и без него. Штанга: 50 мкм для панелей B и D.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.g004

Клеточные мишени альгицидного действия HPA3 и HPA3NT3

Чтобы идентифицировать клеточные области действия пептидов в вредоносных клетках водорослей, N-концы HPA3 и HPA3NT3 метили карбокситетраметилродамином (TAMRA) для получения пептидов TAMRA-HPA3 и TAMRA-HPA3NT3.Перед этим экспериментом мы исследовали, оказывает ли мечение этим красителем какое-либо влияние на альгицидную активность пептидов, и обнаружили, что биологические функции и возможности пептидов не ограничены. Клетки водорослей, инкубированные с TAMRA-меченными пептидами при IC 50 , наблюдали под конфокальной лазерной сканирующей микроскопией (CLSM). Чтобы свести к минимуму неправильную оценку плоскостей из-за большого размера и размера клеток водорослей, изображения были последовательно записаны на 12 плоскостях сверху вниз от клеток.Локализация TAMRA-HPA3 на поверхности клеток проявлялась в виде интенсивной красной пигментации на плазматической мембране и хлоропластах H. akashiwo и C. marina (рис. S1). Точно так же мишенью был P.minim с толстыми оболочками из целлюлозы (рис. S1), хотя было неясно, как пептиды проходят через эти оболочки. Как показано на рис. 5, мембраны хлоропластов были основной мишенью TAMRA-HPA3NT3. Чтобы исследовать другие внутриклеточные мишени, C.marina , в которых продолжался лизис, исследовали (фиг. 5B). Флуоресценция была более сконцентрирована в хлоропластах, чем в плазматической мембране, и выделяла цитоплазматический материал. Это указывает на то, что HPA3NT3 обладает значительным сродством к оболочке хлоропластов и тилакоидным мембранам, состоящим из фосфатидилглицерина и сульфохиновозилдиацилглицерина [21], [22]. Катионный пептид связывается с отрицательно заряженными липидами посредством электростатических взаимодействий.

Рисунок 5. Локализация TAMRA-HPA3NT3 в последовательных разделах.

(A) Клетки C. marina , обработанные 2 мкМ TAMRA-HPA3NT3 в течение 2 мин. (B) P. минимум клеток , обработанных 4 мкМ TAMRA-HPA3NT3 в течение 30 мин. Изображения автоматически записывались в 12 плоскостях сверху вниз ячейки. Числа в левом верхнем углу каждой панели представляют расстояние фокуса от верха ячейки.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.g005

Принцип действия HPA3NT3

Чтобы определить, как HPA3NT3 убивает клетки HAB, мы исследовали вызванное пептидом повреждение в двух областях, плазматической мембране и хлоропласте.Во-первых, поглощение SYTOX green, жизненно важного красителя, который сам по себе не проникает через мембрану живых клеток, было использовано для анализа клеток H. akashiwo и S. costatum , обработанных HPA3NT3. После предварительной инкубации клеток водорослей с этим красителем добавляли HPA3NT3 в пропорции 1/2 и 1 × IC 50 , что приводило только к потере подвижности клеток (фиг. 6A). В этом анализе причиной обработки пептидом не значения IC 90 , а значения IC 50 было то, что нуклеиновые кислоты, высвобождаемые при полном лизисе клеток водорослей при IC 90 , могут связываться с непроникающими или свободными красителями.В клетках H. akashiwo флуоресценция, испускаемая при связывании красителя с цитоплазматическими нуклеиновыми кислотами, увеличивалась в зависимости от концентрации и времени, что указывает на то, что HPA3NT3 непосредственно действует на плазматические мембраны, что приводит к притоку красителя. Кроме того, максимальная интенсивность флуоресценции регистрировалась через 10 мин в присутствии 0,5 мкМ HPA3NT3. Напротив, HPA3NT3 не индуцирует проницаемость плазматической мембраны у S. costatum , безвредной диатомовой водоросли, о чем свидетельствует отсутствие изменения флуоресценции в течение 30 минут в присутствии пептида; дальнейшая инкубация с пептидом в течение 2 ч не вызвала какого-либо изменения флуоресценции (данные не показаны).

Рисунок 6. Механизм действия HPA3NT3 в клетках водорослей.

(A) Поглощение SYTOX green в клетках H. akashiwo и S. costatum , обработанных HPA3NT3. (B) Концентрации хлорофилла а в клетке, обработанной HPA3NT3.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.g006

Затем мы исследовали влияние пептида HPA3NT3 на хлоропласты, поскольку эти органеллы вытекли из клеток H. akashiwo при повреждении плазматических мембран.Концентрации хлорофилла и в контрольных клетках, не подвергшихся воздействию пептида, поддерживались в течение почти 60 минут, но концентрации в клетках, обработанных 0,5 и 1 мкМ HPA3NT3, были значительно снижены в зависимости от времени (фиг. 6B). Эти данные показывают, что пептид разрушает как оболочку, так и тилакоидные мембраны хлоропластов, что соответствует быстрой потере зеленой окраски, наблюдаемой в клетках.

Цитотоксичность пептидов против эритроцитов рыб (fRBCs)

Мы собрали эритроциты морского окуня, Sebastes schlegeli , чтобы изучить цитотоксическое действие пептидов на клетки рыб.Мелиттин, цитотоксический пептид, который использовали в качестве отрицательного контроля, вызывал 100% гемолиз при 8 мкМ, но HPA3 и HPA3NT3 вызывали гемолиз 75,6% и 1,0%, соответственно, при 64 мкМ (фиг. 7). Обработка 128 мкМ HPA3NT3, в 128 раз больше IC 90 для клеток H. akashiwo , привела к 5,3% гемолизу. Эти данные предполагают, что HPA3NT3, но не HPA3, может использоваться в качестве альгицидного агента, не будучи цитотоксичным для других морских организмов.

Рисунок 7. Гемолитические эффекты пептидов.

Пептиды с указанными концентрациями инкубировали в течение 1 часа с эритроцитами, собранными из Sebastes schlegeli , и затем рассчитывали высвобожденный гемоглобин.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.g007

In vitro устранение красного прилива путем добавления HPA3NT3

Для дальнейшего изучения эффективности HPA3NT3 в борьбе с HAB и связанной с этим высокой плотностью вредоносных клеток водорослей, мы расширили масштабы альгицидного анализа этого пептида.Как показано на фиг. 8, 1 × 10 8 клеток / мл H. akashiwo инкубировали с 40 мкг / мл HPA3NT3, и уменьшение цветения водорослей непрерывно регистрировали в течение 20 мин. Цветение водорослей немедленно отреагировало на добавление пептида, и дебрис из лизированных клеток начал выпадать в осадок через 1 мин. Непрерывное осаждение было почти завершено через 11 мин, и чрезвычайно мутная среда была прозрачной (рис. 8). Этот быстрый клиренс соответствовал быстрому индуцированному пептидами лизису плазмы и хлоропластных мембран в вредоносных клетках водорослей.

Рисунок 8. In vitro устранение красной волны.

40 мкг / мл HPA3NT3 смешивали с H. akashiwo из 1 × 10 8 клеток / мл и непрерывно регистрировали осаждение клеток водорослей или очистку мутной морской воды.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.g008

Обсуждение

В последние десятилетия проблемы с ВЦВ значительно возросли из-за таких факторов, как обширная эвтрофикация побережья и глобальное изменение климата [23] — [25].Предлагаемые методы контроля ВГВ ограничиваются несколькими стратегиями, такими как использование альгицидных вирусов [26], [27], хищников токсичных видов водорослей [19], [28], альгицидных агентов, продуцируемых бактериями [8], [9] ], [29], УФ-облучение [30], [31] и осаждение глины [6], [12]. Однако единственным используемым методом является флокуляция вредных водорослей путем диспергирования глины [6], [7], [12], но этот метод связан со вторичным загрязнением и изменениями в морской среде и экологии, когда глина была высокодисперсной [11] , [13].В настоящее время срочно требуются новые материалы или методы, которые могут заменить вышеуказанные стратегии управления.

Исследования альгицидной активности антибиотических пептидов против вредоносных видов водорослей проводятся редко, хотя сообщалось об одном пептиде с двумя стандартными и тремя необычными аминокислотами, содержащими гидроксильные группы [32]. В нашем исследовании мы продемонстрировали, что антимикробные пептиды могут быть полезны для предотвращения ВГВ благодаря нескольким характеристикам: (1) селективное альгицидное действие, (2) мембранолитическое действие, (3) нецитотоксичность или низкая цитотоксичность и (4) стандартные аминогруппы. кислотный состав.

Сильная и селективная альгицидная активность антимикробных пептидов HPA3 и HPA3NT3

Мы предположили, что мембранолитическое действие HPA3 и HPA3NT3 приведет к альгицидной активности, потому что эукариотические клетки фитопланктона обычно окружены фосфолипидными и гликолипидными бислоями, хотя липидный состав варьируется в зависимости от вида. В этом исследовании мы показали, что и HPA3, и HPA3NT3 обладают сильной альгицидной активностью против двух типов вредных клеток водорослей посредством лизирования клеточных мембран и хлоропластов.В других исследованиях сообщалось, что некоторые жирные кислоты, обладающие противодорослевой активностью, вызывают утечку внутриклеточного K + в результате повреждения плазматической мембраны фитопланктона и цианобактерий, а также диссоциированные фикобилины из тилакоидов [33] — [35]. Соколов и др. . [36] предположили, что жирные кислоты способны вызывать проницаемость мембраны за счет образования ионных каналов в фосфолипидных бислоях, тем самым изменяя структуру мембраны.

Настоящее исследование показало, что альгицидное действие обоих пептидов было более быстрым и эффективным против рафидофлагеллята, такого как H.akashiwo , C. marina и C. sp . чем динофлагелляты, такие как C. polykrikoides , P. Minimum и P. micans. Как правило, клеточные оболочки рафидофлагеллята в основном состоят из гликокаликса и плазматических мембран, но динофлагеллат, используемый в этом исследовании, обладает «бронированным» типом клеточной стенки, в которой плазматическая мембрана обычно покрыта толстыми пластинами целлюлозы [37] — [40]. ]. Было известно, что морфология рафидофлагеллята легко изменяется при химической и физической обработке [39], поэтому неудивительно, что отток внутриклеточных компонентов из клеток водорослей быстро индуцировался пептидами.Обычно АМП с катионностью действуют на мембрану и обладают активностью проникновения через мембрану, поэтому они могут легко связываться с плазматической мембраной рафидофлагеллята и могут разрушаться за счет электростатического взаимодействия и амфипатического характера. Этот эффект требовал больше времени в динофлагеллате, потому что пептидам трудно достичь плазматической мембраны через целлюлозные слои их клеточной стенки, и разрушение этого слоя было непростым. Более того, как показано на фиг. 2 и фиг. 6, пептиды взаимодействовали с хлоропластами и другими клеточными органеллами и лизировали их во вредных клетках водорослей.Хлоропласты Raphidoflagellate состоят из двух мембранных слоев, в то время как dinoflagellate содержит два слоя из оболочки хлоропласта и постулируемой плазмалеммы [41] — [43]. Этим можно объяснить различия в кинетике действия пептидов против рафидофлагеллятов и динофлагеллат.

S. costatum — это повсеместная и относительно безвредная диатомовая водоросль (bacillariophyceae), которая является источником пищи для прибрежных рыбных промыслов из-за высокой скорости роста и играет роль реминерализации морской среды [44], [45] хотя часто бывает формирует весеннее цветение в Китае [46].Пептид HPA3NT3 не влиял на популяцию и рост S. costatum даже при высокой концентрации. Кроме того, эксперименты по совместному культивированию с вредными и безвредными клетками водорослей показали, что только вредные клетки водорослей были убиты пептидом без какого-либо воздействия на безвредные клетки водорослей (рис. 4). Как правило, органическая оболочка клеточной стенки диатомовых водорослей покрыта кремнистой панцирем, которая образует соединение или прокладку через каллозу, структурный β-1,3-связанный глюкан [47], [48]. Возможно, эта кремнистая оболочка прервет атаку пептидов, создав защитный барьер, не позволяющий пептиду достичь плазматической мембраны.Это может способствовать селективной альгицидной активности пептида HPA3NT3.

Возможный механизм действия HPA3 и HPA3NT3

Как показали микроскопические наблюдения, оба пептида разрушают плазматические и хлоропластные мембраны вредоносных клеток водорослей. TAMRA-HPA3NT3 локализован на мембранах хлоропластов больше, чем на плазматических мембранах H. akashiwo и P. минимум (фиг. 5A). В частности, клетки C. marina , подвергшиеся лизису плазматической мембраны, показали концентрированную флуоресценцию в хлоропластах (рис.5Б). Результаты экспериментов по измерению притока красителя SYTOX Green, который протекал в цитоплазму и приводил к усилению флуоресценции при связывании с нуклеиновыми кислотами при повреждении плазматической мембраны, предоставили представление о проницаемом для мембраны действии пептидов. HPA3NT3 индуцировал значительное увеличение флуоресценции в клетках H. akashiwo в течение 10 мин при концентрациях ниже MIC 90 , что означает, что пептид повреждает плазматическую мембрану. Кроме того, концентрация хлорофилла а была снижена обработкой HPA3NT3.Поскольку оба пептида представляют собой амфипатические соединения, содержащие гидрофобные и гидрофильные части, они могут легко прилипать к плазматической мембране и вставлять себя в липидный бислой. Таким образом, мы предполагаем, что проникновение пептидов через поврежденную плазматическую мембрану позволяет нацеливаться на мембраны хлоропластов. Более того, мембраны хлоропластов содержат сульфохиновозилдиацилглицерин и фосфатидилглицерин [41], отрицательно заряженные липиды, с которыми катионные пептиды могут связываться посредством электростатических взаимодействий.С другой стороны, плазматические мембраны динофлагеллята, использованные в этом исследовании, покрыты целлюлозными пластинами; однако пептиды были способны убить эти клетки в течение 1-2 часов. Хотя сродство связывания пептидов с целлюлозой было слабым [17], они медленно проходят через полисахаридный слой и разрушают мембраны плазмы и хлоропластов. В отличие от рафидофлагеллята, S. costatum не эффективно поглощал SYTOX Green в присутствии 512 мкМ HPA3NT3. Мы предполагаем, что взаимодействие пептида с внутренней плазматической мембраной может быть защищено кремниевой оболочкой.

Цитотоксичность пептидов и

in vitro очистка от красного прилива

Перед использованием этих реагентов в морской среде необходимо учитывать цитотоксичность соединений против водорослей. Настоящее исследование показало, что 128 мкМ HPA3 и HPA3NT3 вызывают 97,3% и 5,3% гемолиза, соответственно, в свежих эритроцитах (эритроцитах), собранных у Sebastes schlegeli , черного морского окуня, что указывает на то, что пептид HPA3NT3 менее цитотоксичен. Более того, ранее сообщалось, что HPA3NT3 обладает низкой гемолитической и цитотоксической активностью в отношении эритроцитов человека и клеток HaCaT [17].Мембранолитическое действие HPA3NT3 отдает предпочтение отрицательно заряженным фосфолипидам (таким как PG, кардиолипин и фосфатидилсерин) цвиттерионным фосфолипидам (таким как фосфатидилэтаноламин и фосфатидилхолин) [17]. Это сильное действие отрицательно заряженных фосфолипидов, в частности, способствует селективному лизису вредных клеток водорослей. Хотя цитотоксичность HPA3NT3 следует изучить на других организмах, мы предполагаем, что этот пептид является безопасным альгицидным соединением, по крайней мере, для рыб. Эксперименты по удалению in vitro показали, что диспергированный HPA3NT3 удаляет цветение водорослей сверху вниз за 11 мин за счет быстрого осаждения лизированных клеток водорослей (рис.8). Этот эксперимент, проведенный с высокой плотностью клеток водорослей, показал, что пептид может быстро контролировать цветение водорослей на ограниченных участках.

Поскольку пептиды, использованные в этом исследовании, состояли из обычных аминокислот, их использование для контроля ВЦВ дает ряд разумных преимуществ. Во-первых, эти пептиды могут подвергаться естественному биоразложению в морской среде. Биоразлагаемость является одним из важных факторов при выборе альгицидных материалов для использования в океане, поскольку альгицидные химические вещества часто вредны для морских организмов или человека, и, подобно сельскохозяйственным химикатам, могут накапливаться в организме человека через пищевую цепочку.Следовательно, эти пептиды, которые легко биоразлагаются в морских экосистемах, относительно безопасны. Другой их потенциал заключается в том, что их последовательности легко могут быть преобразованы в генетический ресурс и произведены в больших количествах, поскольку они синтезируются рибосомами. Недавние исследования показали, что ВЦВ могут контролироваться паразитами вредных видов водорослей [49] или одноцепочечными РНК-вирусами [26], [27]. Кроме того, более активные и безопасные пептиды могут быть разработаны путем замены аминокислот на основе аминокислотной последовательности HPA3NT3.

На практике использование антимикробных пептидов для предотвращения ВГВ будет ограничено из-за высокой стоимости химического синтеза. Эта проблема может быть решена с помощью таких процессов, как массовое производство микробов или растений и усиление альгицидности путем переноса генов в определенные паразиты или РНК-вирусы для вредоносных клеток водорослей, поскольку эти пептиды полностью состоят из стандартных аминокислот. Хотя мы только начинаем осознавать потенциал антимикробных пептидов в этой области, дальнейшие исследования приведут к открытию практических применений этих пептидов.

Дополнительная информация

Рисунок S1.

Локализация TAMRA-HPA3 в клетках водорослей. (A) Клетки H. akashiwo , обработанные 2 мкМ TAMRA-HPA3 в течение 2 мин. (B) клетки C. marina , обработанные 4 мкМ TAMRA-HPA3 в течение 2 минут. (C) P. минимум клеток , обработанных 16 мкМ TAMRA-HPA3 в течение 30 мин. Все изображения были записаны с промежуточным фокусом между верхней и нижней частью ячеек.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026733.s001

(TIF)

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: S-CP YP. Проведены эксперименты: S-CP J-KL. Проанализированы данные: S-CP SWK YP. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты для анализа: S-CP SWK YP. Написал статью: S-CP YP.

Ссылки

  1. 1. Эдвардсен Б., Имаи И. (2006) Экология вредоносных жгутиконосцев Prymnesiophyceae и Rapidophyceae. В: Гранели Э., Тернер Дж. Т., редакторы. Экология вредоносных водорослей.Берлинский Springer. С. 67–79.
  2. 2. Нисибори Н., Нийцу М., Фуджихара С., Сагара Т., Нишио С. и др. (2009) Наличие полиаминов кальдопентамина и гомокальдопентамина в аксенических культурах жгутиконосцев красного прилива Chattonella antiqua и Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae). FEMS Microbiol Lett 298: 74–78.
  3. 3. Watkins SM, Reich A, Fleming LE, Hammond R (2008) Нейротоксическое отравление моллюсками. Мар наркотики 6: 431–455.
  4. 4. Хогланд П., Джин Д., Полански Л. Я., Киркпатрик Б., Киркпатрик Г. и др. (2009) Затраты на респираторные заболевания, возникающие на побережье Флоридского залива Karenia brevis цветет. Environ Health Perspect 117: 1239–1243.
  5. 5. Флеминг Л. Е., Киркпатрик Б., Бэкер Л. С., Бин Дж. А., Ваннер А. и др. (2007) Аэрозольные токсины красного прилива (бреветоксины) и астма. Сундук 131: 187–194.
  6. 6. Sengco MR, Anderson DM (2004) Контроль вредоносного цветения водорослей посредством флокуляции глины.J Eukaryot Microbiol 51: 169–172.
  7. 7. Андерсон Д.М. (2009) Подходы к мониторингу, контролю и управлению вредоносным цветением водорослей (ВЦВ). Ocean Coast Manag 52: 342
  8. 8. Mayali X, Azam F (2004) Агицидные бактерии в море и их влияние на цветение водорослей. J Eukaryot Microbiol 51: 139–144.
  9. 9. Ким Д., Ким Дж. Ф., Йим Дж. Х., Квон С. К., Ли Ч. и др. (2008) От красного к красному — морская бактерия Hahella chejuensis и продукт продигиозин для смягчения вредоносного цветения водорослей.J Microbiol Biotechnol 18: 1621–1629.
  10. 10. Пирсон Л.А., Моффитт М.К., Джинн HP, Нейлан Б.А. (2008) Молекулярная генетика и регуляция биосинтеза цианобактериального пептида гепатотоксина. Crit Rev Toxicol 38: 847–856.
  11. 11. Бричелж В.М., Малуф Р.Э. (1984) Влияние концентраций взвешенных отложений водорослей на физиологию питания твердого моллюска Mercenaria mercenaria . Мар Биол 84: 155–165.
  12. 12. Sun XX, Lee YJ, Choi JK, Kim EK (2004) Синергетический эффект комбинации софоролипидов и лесса в смягчении вредоносного цветения водорослей.Mar Pollut Bull 48: 863–872.
  13. 13. Парк Ю.Т., Ли В.Дж. (1998) Изменения бактериальной популяции в процессе разложения динофлагеллаты красного прилива, Cochlodinium polykrikoides в добавлении желтого лесса в морские отложения. Корейский журнал J Fish Aqua Sci 31: 920–926.
  14. 14. Домингес Х. Дж., Паз Б., Даранас А. Х., Норте М., Франко Дж. М. и др. (2010) Полиэфир динофлагеллята в группах токсинов йессотоксинов, пектенотоксинов и окадаиновой кислоты: характеристика, анализ и последствия для здоровья человека.Токсикон 56: 191–217.
  15. 15. Watkins SM, Reich A, Fleming LE, Hammond R (2008) Нейротоксическое отравление моллюсками. Мар наркотики 6: 431–455.
  16. 16. Haque SM, Onoue Y (2002) Различия в составе токсинов двух вредных рафидофитов, Chattonella antiqua и Chattonella marina , при разной солености. Environ Toxicol 17: 113–118.
  17. 17. Park SC, Ким MH, Hossain MA, Shin SY, Kim Y и др. (2008) Амфипатический альфа-спиральный пептид HP (2–20) и его аналоги, полученные из Helicobacter pylori : механизм порообразования в различных липидных композициях.Biochim Biophys Acta 1784: 783–788.
  18. 18. Джеффри С.В., Хамфри Г.Ф. (1975) Новые спектрофотометрические уравнения для определения хлорофилла a, b, c1 и c2 в высших растениях, водорослях и естественном фитопланктоне. Biochem Physiol Pflanzen 167: 191–194.
  19. 19. Yoo YD, Jeong HJ, Kim MS, Kang NS, Song JY и др. (2009) Питание фототрофными динофлагеллятами красного прилива повсеместно распространенной морской диатомей Skeletonema costatum . J Eukaryot Microbiol 56: 413–420.
  20. 20. Yoo YD, Jeong HJ, Kang NS, Song JY, Kim KY и др. (2010) Питание недавно описанной миксотрофной динофлагеллатой Paragymnodinium shiwhaense : механизм питания, виды добычи и влияние концентрации добычи. J Eukaryot Microbiol 57: 145–158.
  21. 21. Вада Х, Мурата Н. (2007) Существенная роль фосфатидилглицерина в фотосинтезе. Photosynth Res 92: 205–215.
  22. 22. Сато Н., Хагио М., Вада Х, Цузуки М. (2000) Воздействие окружающей среды на кислые липиды тилакоидных мембран.Biochem Soc Trans 28: 912–914.
  23. 23. Chambouvet A, Morin P, Marie D, Guillou L (2008) Контроль за цветением токсичных морских динофлагеллат с помощью серийных убийц паразитов. Наука 322: 1254–1257.
  24. 24. Андерсон Д.М., Буркхолдер Д.М., Кочлан В.П., Глиберт П.М., Гоблер С.Дж. и др. (2008) Вредное цветение водорослей и эвтрофикация: изучение связей в отдельных прибрежных регионах США. Вредные водоросли 8: 39–53.
  25. 25. Селлнер К.Г., Дусетт Г.Дж., Киркпатрик Г.Дж. (2003) Вредное цветение водорослей: причины, воздействия и обнаружение.J Ind Microbiol Biotechnol 30: 383-406.
  26. 26. Mizumoto H, Tomaru Y, Takao Y, Shirai Y, Nagasaki K (2008) Разнообразные ответы убивающей двустворчатых моллюсков динофлагелляты Heterocapsa circisquama на заражение вирусом с одноцепочечной РНК. Appl Environ Microbiol 74: 3105–3111.
  27. 27. Нагасаки К. (2008) Динофлагелляты, диатомовые водоросли и их вирусы. Журнал Microbiol 46: 235–243.
  28. 28. Jeong HJ, Kim JS, Yoo YD, Kim ST, Kim TH и др.(2003) Кормление гетеротрофной динофлагеллятой Oxyrrhis marina рафидофитом красного прилива Heterosigma akashiwo : потенциальный биологический метод борьбы с красными приливами с использованием массовых травоядных животных. J Eukaryot Microbiol 50: 274–282.
  29. 29. Накашима Т., Миядзаки Ю., Мацуяма Ю., Мураока В., Ямагути К. и др. (2006) Механизм получения альгицидного соединения против фитопланктона красного прилива в морской бактерии gamma-proteobacterium. Appl Microbiol Biotechnol 73: 684–690.
  30. 30. Sakai H, Oguma K, Katayama H, Ohgaki S (2007) Влияние УФ-излучения низкого или среднего давления на высвобождение внутриклеточного микроцистина. Water Res 41: 3458–3464.
  31. 31. Гао К., Гуан В., Хелблинг Э. У. (2007) Влияние солнечного ультрафиолетового излучения на фотосинтез морской красной приливной водоросли Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae). J Photochem Photobiol B 86: 140–148.
  32. 32. Исида К., Мураками М. (2000) Касумигамид, антиалгальный пептид из цианобактерии Microcystis aeruginosa .J Org Chem 65: 5898–5900.
  33. 33. Wu JT, Chiang YR, Huang WY, Jane WN (2006) Цитотоксические эффекты свободных жирных кислот на водоросли фитопланктона и цианобактерии. Aquat Toxicol 80: 338–345.
  34. 34. Alamsjah MA, Hirao S, Ishibashi F, Fujita Y (2005) Выделение и определение структуры альгицидных соединений из Ulva fasciata . Biosci Biotechnol Biochem 69: 2186–2192.
  35. 35. Alamsjah MA, Ishibe K, Kim D, Yamaguchi K, Ishibashi F, et al.(2007) Избирательные токсические эффекты полиненасыщенных жирных кислот, полученных из Ulva fasciata , на виды фитопланктонов красных приливов. Biosci Biotechnol Biochem 71: 265–268.
  36. 36. Соколов Ю., Мирзабеков Т., Мартин Д. В., Лерер Р. И., Каган Б. Л. (1999) Формирование мембранного канала антимикробными протегринами. Biochim Biophys Acta 1420: 23–29.
  37. 37. Parrish CC (1988) Классы морских липидов в растворенных и твердых частицах: обзор. Мар Хем 23: 17-40.
  38. 38.Marshall JA, Nichols PD, Hallegraeff GM (2002) Хемотаксономический обзор стеринов и жирных кислот в шести морских водорослях-рафидофитах. J Appl Phycol 14: 255–265.
  39. 39. Ким Д., Окамото Т., Ода Т., Татибана К., Ли К.С. и др. (2001) Возможное участие гликокаликса в ихтиотоксичности Chattonella marina (Raphidophyceae): иммунологический подход с использованием антисыворотки против структур клеточной поверхности жгутиков. Мар Биол 139: 624–632.
  40. 40.Wada M, Hara Y, Kato M, Yamada M, Fujii T (1987) Суточный внешний вид, тонкая структура и химический состав жировых частиц в Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae). Протоплазма 137: 134–139.
  41. 41. Гиббс С. (1981). Хлоропласты некоторых групп водорослей, возможно, произошли от эндосимбиотических эукариотических водорослей. Энн Н. Ю. Акад. Наук, 361: 193–207.
  42. 42. Jacobs MA, Connell L, Cattolico RA (1999) Консервативный ген, подобный регулятору ответа сигнала His-Asp, в хлоропластах Heterosigma akashiwo .Растение Мол Биол 41: 645–655.
  43. 43. Iwataki M, Hansen G, Moestrup Ø, Matsuoka K (2010) Ультраструктура вредного небронированного динофлагеллата Cochlodinium polykrikoides (Dinophyceae) со ссылкой на апикальную бороздку и жгутиковый аппарат. J Eukaryot Microbiol 57: 308–321.
  44. 44. Ianora A, Miralto A, Poulet SA, Carotenuto Y, Buttino I, et al. (2004) Подавление альдегидами пополнения веслоногих ракообразных при цветении вездесущих планктонных диатомовых водорослей.Природа 429: 403–407.
  45. 45. Аманн Р.И., Биндер Б.Дж., Олсон Р.Дж., Чисхолм С.В., Деверо Р. и др. (1990) Комбинация олигонуклеотидных зондов, нацеленных на 16S рРНК, с проточной цитометрией для анализа смешанных микробных популяций. Appl Environ Microbiol 56: 1919–1925.
  46. 46. Тан Д, Ди Би, Вэй Дж, Ни И, О Ай, и др. (2006) Пространственные, сезонные и видовые вариации вредоносного цветения водорослей в южной части Желтого и Восточно-Китайского морей. Hydrobiologia 568: 245–253.
  47. 47.Volcani BE (1981) Формирование клеточной стенки у диатомовых водорослей: морфогенез и биохимия. В: Симпсон Т.Л., Вулкани Б.Е., редакторы. Кремний и кремнистые структуры в биологических системах. Нью-Йорк Спрингер. С. 157–200.
  48. 48. Hecky RE, Mopper K, Kilham P, Degens ET (1973) Аминокислотный и сахарный состав клеточных стенок диатомовых водорослей. Мар Биол 19: 323–331.
  49. 49. Chambouvet A, Morin P, Marie D, Guillou L (2008) Контроль за цветением токсичных морских динофлагеллат с помощью серийных убийц паразитов.Наука 322: 1254–1257.

Влияние остеопонтина и пептидов, производных от остеопонтина, на преждевременное повреждение головного мозга | Журнал нейровоспаления

  • 1.

    Back SA, Han BH, Luo NL, Chricton CA, Xanthoudakis S, Tam J, Arvin KL, Holtzman DM: Избирательная уязвимость предшественников поздних олигодендроцитов к гипоксии-ишемии. J Neurosci. 2002, 22: 455-463.

    PubMed Google ученый

  • 2.

    Salmaso N, Jablonska B, Scafidi J, Vaccarino FM, Gallo V: Нейробиология преждевременного повреждения головного мозга. Nat Neurosci. 2014, 17: 341-346. 10.1038 / №3604.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 3.

    Uede T: Остеопонтин, внутренний тканевой регулятор трудноизлечимых воспалительных заболеваний. Pathol Int. 2011, 61: 265-280. 10.1111 / j.1440-1827.2011.02649.x.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 4.

    Cantor H, Shinohara ML: Регулирование развития клонов Т-хелперных клеток с помощью остеопонтина: внутренняя история. Nat Rev Immunol. 2009, 9: 137-141. 10.1038 / nri2460.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 5.

    Денхардт Д.Т., Нода М., О’Реган А.В., Павлин Д., Берман Дж.С.: Остеопонтин как средство борьбы с нарушениями окружающей среды: регуляция воспаления, ремоделирование тканей и выживание клеток. J Clin Invest. 2001, 107: 1055-1061.10.1172 / JCI12980.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 6.

    Дойл К.П., Ян Т., Лессов Н.С., Цесельски Т.М., Стивенс С.Л., Саймон Р.П., Кинг Дж.С., Стензель-Пур М.П .: Назальное введение миметиков пептида остеопонтина обеспечивает нейрозащиту при инсульте. J Cereb Blood Flow Metab. 2008, 28: 1235-1248. 10.1038 / jcbfm.2008.17.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 7.

    Меллер Р., Стивенс С.Л., Минами М., Кэмерон Дж. А., Кинг С., Розенцвейг Х., Дойл К., Лессов Н.С., Саймон Р.П., Стензель-Пур М.П .: Нейрозащита остеопонтином при инсульте. J Cereb Blood Flow Metab. 2005, 25: 217-225. 10.1038 / sj.jcbfm.9600022.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 8.

    Hedtjärn M, Mallard C, Hagberg H: Профилирование воспалительного гена в развивающемся мозге мыши после гипоксии-ишемии. J Cereb Blood Flow Metab. 2004, 24: 1333-1351.10.1097 / 01.WCB.0000141559.17620.36.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 9.

    Танака Ф, Озава Й, Инаге Й, Дегучи К., Ито М., Имаи Й, Косака С., Такашима С.: Связь остеопонтина с ишемической смертью аксонов при перивентрикулярной лейкомаляции. Acta Neuropathol. 2000, 100: 69-74. 10.1007 / s004010051194.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 10.

    van Velthoven CT, Heijnen CJ, van Bel F, Kavelaars A: Остеопонтин усиливает эндогенное восстановление после гипоксически-ишемического повреждения мозга у новорожденных.Инсульт. 2011, 42: 2294-2301. 10.1161 / STROKEAHA.110.608315.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 11.

    Чен В., Ма К., Сузуки Х., Хартман Р., Танг Дж., Чжан Дж. Х .: Остеопонтин уменьшал гипоксия-ишемию неонатального повреждения головного мозга путем подавления апоптоза на модели крысиного щенка. Инсульт. 2011, 42: 764-769. 10.1161 / STROKEAHA.110.599118.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 12.

    Back SA, Luo NL, Borenstein NS, Levine JM, Volpe JJ, Kinney HC: Поздние предшественники олигодендроцитов совпадают с периодом развития уязвимости для перинатального повреждения белого вещества человека. J Neurosci. 2001, 21: 1302-1312.

    PubMed Google ученый

  • 13.

    Sun CM, Fiette L, Tanguy M, Leclerc C, Lo-Man R: Онтогенез и врожденные свойства неонатальных дендритных клеток. Кровь. 2003, 102: 585-591. 10.1182 / кровь-2002-09-2966.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 14.

    Милнер Р., французская константа С: анализ развития олигодендроглиальных интегринов в первичных клетках: изменения αv-ассоциированных β-субъединиц во время дифференцировки. Разработка. 1994, 120: 3497-3506.

    PubMed Google ученый

  • 15.

    Райс Дж. Э., Ваннуччи Р. К., Бриерли Дж. Б. Влияние незрелости на гипоксически-ишемическое повреждение головного мозга у крыс.Энн Нейрол. 1981, 9: 131-141. 10.1002 / ana.4100.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 16.

    Шелдон Р.А., Седик С., Ферриеро Д.М.: Связанное с растяжением повреждение головного мозга у новорожденных мышей, подвергшихся гипоксии-ишемии. Brain Res. 1998, 810: 114-122. 10.1016 / S0006-8993 (98) 00892-0.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 17.

    Albertsson AM, Bi D, Duan L, Zhang X, Leavenworth JW, Qiao L, Zhu C, Cardell S, Cantor H, Hagberg H, Mallard C, Wang X: иммунный ответ после гипоксии-ишемии у мышиная модель преждевременного повреждения головного мозга.J Нейровоспаление. 2014, 11: 153-10.1186 / s12974-014-0153-z.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 18.

    Даниелян Л., Шефер Р., фон Амельн-Майерхофер А., Буадзе М., Гайслер Дж., Клопфер Т., Буркхард Ю., Прокш Б., Верлейсдонк С., Айтуран М., Буниатиан Г. Х., Глейтер С., Фрей WH: Интраназальная доставка. клеток в мозг. Eur J Cell Biol. 2009, 88: 315-324. 10.1016 / j.ejcb.2009.02.001.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 19.

    Ван X, Стрид Л., Ли В., Дин Дж., Элмгрен А., Ган Л., Эрикссон К., Хагберг Н., Кряква С. Липополисахарид сенсибилизирует неонатальное гипоксически-ишемическое повреждение мозга в зависимости от MyD88. J Immunol. 2009, 183: 7471-7477. 10.4049 / jimmunol.0

  • 2.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 20.

    Ван Х, Хагберг Х, Чжу С., Якобссон Б., Маллард С. Влияние внутриутробного воспаления на развивающийся мозг мыши. Brain Res. 2007, 1144: 180-185.10.1016 / j.brainres.2007.01.083.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 21.

    Shinohara ML, Kim HJ, Kim JH, Garcia VA, Cantor H: Альтернативная трансляция остеопонтина генерирует внутриклеточные и секретируемые изоформы, которые опосредуют различные биологические активности в дендритных клетках. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2008, 105: 7235-7239. 10.1073 / pnas.0802301105.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 22.

    Lin S, Fan LW, Rhodes PG, Cai Z: Интраназальное введение IGF-1 ослабляет гипоксически-ишемическое повреждение головного мозга у новорожденных крыс. Exp Neurol. 2009, 217: 361-370. 10.1016 / j.expneurol.2009.03.021.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 23.

    van Velthoven CT, Kavelaars A, van Bel F, Heijnen CJ: Назальное введение стволовых клеток: новый многообещающий способ лечения ишемического повреждения головного мозга у новорожденных. Pediatr Res.2010, 68: 419-422. 10.1203 / 00006450-201011001-00834.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 24.

    Ван Х, Хан В., Ду Х, Чжу С., Карлссон Ю., Маллард С., Якотот Э, Хагберг Х: Нейропротекторный эффект пептида, ингибирующего Вах, на повреждение головного мозга новорожденных. Инсульт. 2010, 41: 2050-2055. 10.1161 / STROKEAHA.110.589051.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 25.

    Чжу С., Цю Л., Ван X, Холлин Ю., Канде С., Кремер Дж., Хагберг Н., Бломгрен К. Вовлечение фактора, индуцирующего апоптоз, в гибель нейронов после гипоксии-ишемии в головном мозге новорожденных крыс.J Neurochem. 2003, 86: 306-317. 10.1046 / j.1471-4159.2003.01832.x.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 26.

    Chabas D, Baranzini SE, Mitchell D, Bernard CC, Rittling SR, Denhardt DT, Sobel RA, Lock C, Karpuj M, Pedotti R, Heller R, Oksenberg JR, Steinman L: Влияние провоспалительного цитокин, остеопонтин, при аутоиммунном демиелинизирующем заболевании. Наука. 2001, 294: 1731-1735. 10.1126 / science.1062960.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 27.

    Sinclair C, Mirakhur M, Kirk J, Farrell M, McQuaid S: Повышающая регуляция остеопонтина и αβ-кристаллина в нормальном белом веществе рассеянного склероза: иммуногистохимическое исследование с использованием тканевых микрочипов. Neuropathol Appl Neurobiol. 2005, 31: 292-303. 10.1111 / j.1365-2990.2004.00638.x.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 28.

    Диас-Санчес М., Уильямс К., ДеЛука Г.К., Эсири М.М.: Коэкспрессия белка с повреждением аксонов в бляшках рассеянного склероза.Acta Neuropathol. 2006, 111: 289-299. 10.1007 / s00401-006-0045-0.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 29.

    Сельвараджу Р., Бернаскони Л., Лосбергер К., Грабер П., Кади Л., Авеллана-Адалид V, Пикар-Риера Н., барон Ван Эверкурен А., Чирилло Р., Коско-Вилбойс М., Фегер Г., Папоян Р., Boschert U. Остеопонтин активируется во время демиелинизации и ремиелинизации in vivo и усиливает образование миелина in vitro. Mol Cell Neurosci. 2004, 25: 707-721.10.1016 / j.mcn.2003.12.014.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 30.

    Ким М.Д., Чо Х.Дж., Шин Т.: Экспрессия остеопонтина и его лиганда, CD44, в спинном мозге крыс Льюиса с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом. J Neuroimmunol. 2004, 151: 78-84. 10.1016 / j.jneuroim.2004.02.014.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 31.

    Янссон М., Паноутсакопулу В., Бейкер Дж., Кляйн Л., Кантор Х .: Передовые позиции: ослабленный экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит у мышей с дефицитом эта-1 / остеопонтина.J Immunol. 2002, 168: 2096-2099. 10.4049 / jimmunol.168.5.2096.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 32.

    Schroeter M, Zickler P, Denhardt DT, Hartung HP, Jander S: Повышенная таламическая нейродегенерация после ишемического кортикального инсульта у мышей с дефицитом остеопонтина. Головной мозг. 2006, 129: 1426-1437. 10.1093 / мозг / awl094.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 33.

    Fatemi A, Wilson MA, Johnston MV: Гипоксико-ишемическая энцефалопатия у доношенных детей. Clin Perinatol. 2009, 36: 835-858. 10.1016 / j.clp.2009.07.011. vii

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 34.

    Volpe JJ, Kinney HC, Jensen FE, Rosenberg PA: развивающиеся олигодендроциты: ключевая клеточная мишень при повреждении головного мозга у недоношенных детей. Int J Dev Neurosci. 2011, 29: 423-440. 10.1016 / j.ijdevneu.2011.02.012.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 35.

    Альварес-Диас А., Иларио Э., де Серио Ф.Г., Валлс-и-Солер А., Альварес-Диас Ф.Дж.: Гипоксически-ишемическое повреждение незрелых сосудов и клеток мозга. Неонатология. 2007, 92: 227-235. 10.1159 / 000103741.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 36.

    Back SA: Перинатальное повреждение белого вещества: меняющийся спектр патологии и новые представления о патогенетических механизмах.Ment Retard Dev Disabil Res Rev.2006, 12: 129-140. 10.1002 / мрдд.20107.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 37.

    Wang X, Carlsson Y, Basso E, Zhu C, Rousset CI, Rasola A, Johansson BR, Blomgren K, Mallard C, Bernardi P, Forte MA, Hagberg H: изменение вклада циклофилина D в развитие гипоксии. -ишемическая травма головного мозга. J Neurosci. 2009, 29: 2588-2596. 10.1523 / JNEUROSCI.5832-08.2009.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 38.

    Чжу Ц., Ван Х, Сюй Ф., Бахр Б.А., Шибата М., Учияма Й., Хагберг Х., Бломгрен К.: Влияние возраста на апоптотические и другие механизмы гибели клеток после церебральной гипоксии-ишемии. Смерть клетки отличается. 2005, 12: 162-176. 10.1038 / sj.cdd.4401545.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 39.

    Блащук К.Л., Frost EE, французская константа C: регуляция пролиферации и дифференцировки в клетках-предшественниках олигодендроцитов с помощью интегринов αv.Разработка. 2000, 127: 1961-1969.

    PubMed Google ученый

  • 40.

    Malek-Hedayat S, Rome LH: Экспрессия интегрина, родственного β 1 , олигодендроглиями в первичной культуре: доказательства функциональной роли в миелинизации. J Cell Biol. 1994, 124: 1039-1046. 10.1083 / jcb.124.6.1039.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 41.

    Relvas JB, Setzu A, Baron W, Buttery PC, LaFlamme SE, Franklin RJ, французский Константа C: Экспрессия доминантно-отрицательных и химерных субъединиц показывает важную роль интегрина β1 во время миелинизации.Curr Biol. 2001, 11: 1039-1043. 10.1016 / S0960-9822 (01) 00292-5.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 42.

    Zhao C, Fancy SPJ, Franklin RJ, ffrench-Constant C: Повышающая регуляция интегрина αV клеток-предшественников олигодендроцитов и его внеклеточных лигандов во время ремиелинизации центральной нервной системы. J Neurosci Res. 2009, 87: 3447-3455. 10.1002 / jnr.22231.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 43.

    Frost EE, Buttery PC, Milner R, французский-Константа C: интегрины опосредуют сигнал выживания нейронов для олигодендроцитов. Curr Biol. 1999, 9: 1251-1254. 10.1016 / S0960-9822 (99) 80506-5.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 44.

    Craig A, Ling Luo N, Beardsley DJ, Wingate-Pearse NL, Walker DW, Hohimer AR, Back SA: Количественный анализ перинатального развития линии олигодендроцитов грызунов и его корреляция с человеческими.Exp Neurol. 2003, 181: 231-240. 10.1016 / S0014-4886 (03) 00032-3.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 45.

    Marchetti G, Escuin S, van der Flier A, De Arcangelis A, Hynes RO, Georges-Labouesse E: Интегрин α5β1 необходим для регуляции радиальной миграции кортикальных нейронов во время развития мозга мыши. Eur J Neurosci. 2010, 31: 399-409. 10.1111 / j.1460-9568.2009.07072.x.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 46.

    Шмид RS, Антон ES: Роль интегринов в развитии коры головного мозга. Cereb Cortex. 2003, 13: 219-224. 10.1093 / cercor / 13.3.219.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 47.

    Schmid RS, Shelton S, Stanco A, Yokota Y, Kreidberg JA, Anton ES: интегрин α3β1 модулирует миграцию и размещение нейронов на ранних стадиях развития коры головного мозга. Разработка. 2004, 131: 6023-6031. 10.1242 / dev.01532.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 48.

    Никоненко И., Тони Н., Моосмайер М., Шигери Ю., Мюллер Д., Сарджент Джонс Л.: Интегрины участвуют в синаптогенезе, распространении клеток и адгезии в постнатальном мозге. Brain Res Dev Brain Res. 2003, 140: 185-194. 10.1016 / S0165-3806 (02) 00590-4.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 49.

    Einheber S, Schnapp LM, Salzer JL, Cappiello ZB, Milner TA: Региональное и ультраструктурное распределение субъединицы интегрина α8 в развивающемся и взрослом мозге крысы предполагает роль в синаптической функции.J Comp Neurol. 1996, 370: 105-134. 10.1002 / (SICI) 1096-9861 (19960617) 370: 1 <105 :: AID-CNE10> 3.0.CO; 2-R.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 50.

    Христова М., Катхилл Д., Збарски В., Акоста-Сальтос А., Уоллес А., Блайт К., Бакли С. М., Пиблс Д., Хойер Х., Уоддингтон С. Н., Райвич Г. Активация и дезактивация перивентрикулярных фагоцитов белого вещества во время постнатальное развитие мышей. Глия. 2010, 58: 11-28. 10.1002 / glia.20896.

    Статья PubMed Google ученый

  • 51.

    Леви О., Мэтьюз Т., Эвен Т.: Техника «кисетной нити»: артроскопическая техника для стабилизации передне-нижней нестабильности плеча с ранними и среднесрочными результатами. Артроскопия. 2007, 23: 57-64. 10.1016 / j.arthro.2006.10.006.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 52.

    Бхат Р., Акстелл Р., Митра А., Миранда М., Лок С, Циен Р. В., Штейнман Л.: Тормозная роль ГАМК при аутоиммунном воспалении.Proc Natl Acad Sci U S. A. 2010, 107: 2580-2585. 10.1073 / pnas.0

    9107.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 53.

    Shinohara ML, Lu L, Bu J, Werneck MB, Kobayashi KS, Glimcher LH, Cantor H: Экспрессия остеопонтина важна для продукции интерферона-α плазматическими дендритными клетками. Nat Immunol. 2006, 7: 498-506. 10.1038 / ni1327.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 54.

    Massoud SN, Levy O, Copeland SA: Радиочастотное капсулярное сжатие при произвольной нестабильности плеча. J Shoulder Elbow Surg. 2007, 16: 43-48. 10.1016 / j.jse.2005.11.011.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 55.

    Barry ST, Ludbrook SB, Murrison E, Horgan CMT: регулируемое взаимодействие между интегрином α5β1 и остеопонтином. Biochem Biophys Res Commun. 2000, 267: 764-769. 10.1006 / bbrc.1999.2032.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 56.

    Hu DD, Lin ECK, Kovach NL, Hoyer JR, Smith JW: Биохимическая характеристика связывания остеопонтина с интегринами α v β 1 и α v β 5 . J Biol Chem. 1995, 270: 26232-26238. 10.1074 / jbc.270.44.26232.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 57.

    Лиав Л., Скиннер М.П., ​​Рейнс Э.В., Росс Р., Череш Д.А., Шварц С.М., Джахелли С.М.: Адгезивные и миграционные эффекты остеопонтина опосредуются отдельными интегринами клеточной поверхности: роль α v β 3 при миграции гладкомышечных клеток в остеопонтин in vitro.J Clin Invest. 1995, 95: 713-724. 10.1172 / JCI117718.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 58.

    Киенстра К.А., Фрейсдоттир Д., Гонзалес Н.М., Хирши К.К .: Внутрисосудистые инъекции мышей новорожденным: моделирование болезни новорожденного. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2007, 46: 50-54.

    PubMed Google ученый

  • 59.

    Graham PL, Begg MD, Larson E, Della-Latta P, Allen A, Saiman L: Факторы риска позднего начала грамотрицательного сепсиса у младенцев с низкой массой тела при рождении, госпитализированных в отделение интенсивной терапии новорожденных.Pediatr Infect Dis J. 2006, 25: 113-117. 10.1097 / 01.inf.0000199310.52875.10.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 60.

    Чен К.Т., Хуард Р.К., Делла-Латта П., Сайман Л.: Распространенность метициллин-чувствительного и метициллин-устойчивого Staphylococcus aureus у беременных женщин. Obstet Gynecol. 2006, 108: 482-487. 10.1097 / 01.AOG.0000227964.22439.e3.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 61.

    He B, Mirza M, Weber GF: Вариант сплайсинга остеопонтина индуцирует независимость закрепления в клетках рака груди человека. Онкоген. 2006, 25: 2192-2202. 10.1038 / sj.onc.1209248.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 62.

    Локхед Дж. Дж., Торн Р. Г.: Интраназальная доставка биопрепаратов в центральную нервную систему. Adv Drug Deliv Rev.2012, 64: 614-628. 10.1016 / j.addr.2011.11.002.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 63.

    Лю X: Клинические испытания интраназальной доставки для лечения неврологических расстройств — критический обзор. Мнение эксперта Drug Deliv. 2011, 8: 1681-1690. 10.1517 / 17425247.2011.633508.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 64.

    Борн Дж., Ланге Т., Керн В., МакГрегор Г.П., Бикель У., Фем Х.Л .: Нюхание нейропептидов: трансназальный подход к человеческому мозгу. Nat Neurosci. 2002, 5: 514-516. 10.1038 / nn0602-849.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 65.

    van Velthoven CT, Kavelaars A, van Bel F, Heijnen CJ: Трансплантация мезенхимальных стволовых клеток изменяет профиль экспрессии генов в неонатальном ишемическом мозге. Иммунное поведение мозга. 2011, 25: 1342-1348. 10.1016 / j.bbi.2011.03.021.

    Артикул PubMed Google ученый

  • Защитный эффект кукурузных пептидов от алкогольного поражения печени у мужчин с хроническим употреблением алкоголя: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование | Липиды в здоровье и болезнях

    Участники

    Всего 161 мужчина был завербован из Шаньдуна, Китай, с помощью листовок, разосланных в общине и из уст в уста.Были использованы следующие критерии включения: возраст 35–55 лет, индекс массы тела (ИМТ) 20–28 кг / м 2 , потребление алкоголя> 30 г / день в течение как минимум 5 лет и жировая дистрофия печени, определяемая с помощью ультразвукового исследования. Суточное потребление алкоголя (граммы этанола в день) рассчитывалось на основе типа, количества и частоты употребления алкогольных напитков. Участники не соответствовали критериям отбора, если у них были заболевания, такие как рак, сердечно-сосудистые заболевания и инфекции, в настоящее время или ранее (последние 6 месяцев), принимавшие лекарства и / или диетические добавки, которые, как известно, влияют на функцию печени, метаболизм липидов и воспалительные процессы.Также были исключены участники с ранее существовавшим вирусным гепатитом и лекарственным заболеванием печени. Это исследование было проведено в соответствии с руководящими принципами, установленными в Хельсинкской декларации, и все процедуры с участием людей были одобрены Комитетом по этике Школы общественного здравоохранения при Университете Фудань, Шанхай, Китай. Все участники дали письменное информированное согласие и получили денежную компенсацию за участие.

    Дизайн исследования

    В период с сентября 2011 г. по август 2012 г. было проведено 9-недельное рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование для оценки гепатопротекторного эффекта ХП.Потенциальные участники сначала были проверены по телефону, после чего последовал вторичный скрининг для проведения ультразвукового исследования печени после ночного голодания. Соответствующие критериям участники заполнили график взятия крови, антропометрических измерений и анкету относительно личного здоровья, демографических данных и потребления алкоголя. По практическим соображениям вторичный скрининг проводился три дня подряд из-за возможности тестирования ограниченного числа субъектов. В общей сложности 161 участник был рандомизирован с использованием генератора случайных чисел в программе Excel (Microsoft, Сиэтл, Вашингтон) для получения плацебо из кукурузного крахмала ( n = 54), WP ( n = 54) или идентичной капсулы CP ( n = 53) в той же дозе 2 г 2 раза в сутки.Доза 4 г / день была принята на основе нашего предыдущего исследования употребления алкоголя, обзора предыдущих исследований ХП на людях [24, 25] и количества капсул, чтобы не повлиять на соблюдение протокола исследования. Каждому участнику было дано указание поддерживать свой привычный образ жизни, включая диету, физическую активность и потребление алкоголя, во время исследования. Количество непотребленных добавок и журналы анализа были использованы для оценки соответствия. Участники вернулись через 9 недель, чтобы сдать образец крови натощак и пройти ультразвуковое исследование печени.

    Добавки

    Порошок

    CP получали последовательной обработкой CGM, как описано ранее [9, 10]. Наше предыдущее исследование показало, что образец ЦП был богат Glu + Gln (22,72 г, кг -1 ), Leu (16,73 г, кг -1 ), Ala (8,17 г, кг -1 ) и Pro (6,52 г кг -1 ), а средняя молекулярная масса гидролизованных пептидов составляла 354 Да, причем большинство (96,72%) распределялось ниже 1 кДа (XP, YW, FL, SZ, FY, YL, MC и HG, неопубликованные данные ).Концентрат сывороточного белка был приобретен у Hilmar Inc. (Hilmar TH 8000, Hilmar, CA, USA). Плацебо из кукурузного крахмала было закуплено у компании Lvran Food Co. Ltd. (Сюйчжоу, Цзянсу, Китай). Все CP, WP и кукурузный крахмал были расфасованы в капсулы по 0,5 г (Capsugel, Suzhou, Jiangsu, China). Все капсулы были помещены в бутылки, содержащие 56 капсул (на 1 неделю), и упакованы в пластиковые пакеты с цветовой кодировкой, содержащие 4 или 5 бутылок (на 4 или 5 недель) для раздачи участникам. Неслепой исследователь подготовил и замаскировал образцы.Когда участники закончили упаковку из 4 бутылок после первых 4 недель, им выдали вторую упаковку из 5 бутылок. Участникам было рекомендовано принимать по 8 капсул два раза в день во время завтрака и ужина.

    Антропометрические измерения

    Рост измерялся калиброванным ростомером (TZG, Шанхай, Китай) с точностью до 1 мм. Вес тела измеряли на цифровых весах (CAMRY EB9005L, Чжуншань, Гуандун, Китай) в легкой домашней одежде без обуви. ИМТ был получен на основе измерений роста и веса.

    Измерения крови

    На исходном уровне и на 9 неделе был собран, обработан и сохранен при -80 ° C образец утренней крови 12 часов натощак по стандартному протоколу. Все концентрации или активности маркеров сыворотки измеряли с использованием классических методов и коммерческих наборов для анализа в соответствии с инструкциями производителей. Наборы для анализа на TC, TG и HDL-C были приобретены у Beijing BHKT Clinical Reagent Co. Ltd. (Пекин, Китай). Концентрация ХС-ЛПНП рассчитывалась по формуле Фридевальда: ХС-ЛПНП (ммоль / л) = ОС — ХС-ЛПВП — ТГ / 2.2. Наборы для анализа на ALT, AST, общий билирубин (TB), общий белок (TP), гамма-глутамилтранспептидазу (GGT), щелочную фосфатазу (ALP), SOD, GPx и MDA были приобретены в Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute (Нанкин, США). Цзянсу, Китай). Набор для ELISA для TNF-α был приобретен у Cusabio Biotech Co. (Ухань, Хубэй, Китай). Наборы для хемилюминесцентного анализа сывороточных маркеров фиброза печени HA, PC III и IV-C были приобретены у Beijing Tigsun Diagnostics Co. Ltd. (Пекин, Китай). Поглощение измеряли с помощью ридера для микропланшетов Bio-Rad 680 (Bio-Rad Co., Геркулес, Калифорния, США). Интенсивность хемилюминесценции контролировали на люминесцентном ридере (FlexStation 3, Molecular Devices, Саннивейл, Калифорния, США). Концентрации или активности рассчитывали на основе стандартных кривых. Контрольные образцы были взяты с каждым анализом в целях контроля качества. Вариации партий внутри и между днями, определяемые как коэффициент вариации, составляли <10%. Лабораторные анализы проводились вслепую в отношении назначенного лечения.

    Ультразвуковое исследование печени

    Диагноз жировой дистрофии печени был основан на результатах УЗИ брюшной полости (Logic Q700 MR, GE, Милуоки, Висконсин, США).Ультразвуковое исследование было выполнено четырьмя опытными радиологами, которые не участвовали в исследовании в соответствии со стандартизованными критериями ((контрастность гепаторенального эхосигнала, яркость печени, глубокое ослабление и нечеткость сосудов) [33]. Наличие и степень ожирения печени регистрировали с использованием пронумерованной шкалы. система (1 = отсутствует; 2 = легкая; 3 = умеренная; и 4 = тяжелая).

    Размер выборки и расчеты мощности

    Размер выборки из 53 субъектов на группу изначально был выбран для выявления разницы в 5 Ед / мл SOD (при стандартном отклонении 8 Ед / мл) между группами плацебо и CP с двусторонним значением α, равным 0.05 и степенью 80%, что дает возможность отсева на 25%.

    Статистический анализ

    Данные были проверены на нормальность с помощью теста Шапиро-Уилка, поскольку размер выборки был <50. Данные представлены в виде средних значений и стандартных ошибок для нормальных переменных, медиан и межквартильных диапазонов для логарифмически преобразованных переменных (сывороточный TG, TB и PC III) и ненормальных переменных (возраст, ALP, GGT, ALT, AST, AST / ALT. , HA, IV-C, SOD, MDA, TNF-α), средние квадраты и стандартные ошибки для значений изменений, а также числа ( n ) или проценты (%) для категориальных переменных.Для непрерывных переменных исходные значения были проанализированы с использованием дисперсионного анализа (ANOVA) или H-критерия Краскела-Уоллиса, а изменения по сравнению с исходным уровнем через 9 недель сравнивались с анализом ковариации (ANCOVA) с исходными значениями в качестве ковариаты для уменьшения эффекта различия на исходном уровне. Когда общие результаты были значительными, использовался тест наименьшего значимого различия, чтобы определить, какие группы различались. Для категориальных переменных для оценки различий между группами использовались H-критерий Краскела-Уоллиса или критерий хи-квадрат.Все статистические анализы были выполнены с использованием статистического пакета для социальных наук 17.0 (SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США). P <0,05 считалось статистически значимым.

    Анализ химиков риса продвигает исследования альтернатив антибиотикам — ScienceDaily

    Пептиды могут быть использованы для решения сложной проблемы устойчивости человека к антибиотикам. Ученые Университета Райса считают, что они могут помочь.

    Рисовая лаборатория химика Анатолия Коломейского смоделировала ряд антимикробных пептидов (AMP), природных и разнообразных молекул, которые помогают биологическим системам, чтобы оценить механизмы, которые они используют для остановки вредоносных бактерий.Это понимание может помочь в разработке пептидов для остановки бактерий, у которых выработалась устойчивость к стандартным антибиотикам.

    AMP убивают бактерии в два этапа: сначала прикрепляясь к их клеточным мембранам, а затем подавляя их. Исследователи Райса — Коломейский, научный сотрудник и ведущий автор Хамид Теймури и аспирант Тао Нгуен — обнаружили, что обе стадии одинаково важны для борьбы с инвазивными микробами, но сила ингибирования сильно недооценивается.

    Согласно их расчетам, инвазия, по-видимому, зависит от огромного количества пептидов — даже в миллионах — для проникновения в бактерии, но для подавления бактерий изнутри может потребоваться значительно меньшее количество пептидов, где они особенно хорошо склеиваются. шестерни.

    «Есть несколько способов, которыми АМФ подавляет бактерии», — сказал Коломейский, профессор химии. «Они могут открыть клеточные мембраны, вызывая взрыв бактерий, или они могут проникнуть внутрь бактерий и нарушить их биохимические сети.Но до сих пор мало что известно о микроскопических механизмах того, как AMP убивает бактериальные клетки ».

    Исследование опубликовано в журнале Королевского общества Интерфейс .

    Понимание механизмов пептидов потребовало создания теоретической основы для проверки того, как быстро различные популяции AMP удаляют бактерии из системы. Согласно исследованию, эти расчеты показали, что подавление не менее важно, чем вторжение.

    Результаты согласуются с экспериментальными данными и помогают объяснить, как и почему AMP оказываются эффективными в широком диапазоне концентраций.Исследователи также изучили степень колебаний количества AMP внутри бактерии.

    При наличии большего количества типов AMP пептиды лучше проникают в клетки и разрушают их. Менее гетерогенные популяции, по-видимому, быстрее подавляют бактерии, оказавшись внутри. Они обнаружили, что настройка скорости входа и убийства AMP может помочь контролировать этот уровень неоднородности.

    «Высокая гетерогенность в количестве абсорбированных АМП соответствует пептидам, которые быстро проникают, в то время как более низкая гетерогенность описывает пептиды, которые быстро убивают», — сказал Теймури.

    Исследователи надеются, что их модели помогут другим разработать терапевтические AMP, которые будут успешными там, где антибиотики не работают, особенно за счет настройки их способности проникать в целевые бактерии.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *