ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ РИБОНУКЛЕАЗ. РИБОНУКЛЕАЗЫ КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПОСОБ БОРЬБЫ С ВИРУСАМИ

THE STUDY OF BACTERIAL RIBONUCLEASES. RIBONUCLEASES AS AN ALTERNATIVE WAY TO FIGHT VIRUSES
Цитировать:
Еркин А.А., Молдекова И.Ж. ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ РИБОНУКЛЕАЗ. РИБОНУКЛЕАЗЫ КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПОСОБ БОРЬБЫ С ВИРУСАМИ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2022. 6(96). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/13730 (дата обращения: 19.06.2024).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Бактериальные РНК-азы являются перспективными биотехнологическими основами для создания лечебных и профилактических противовирусных препаратов. В данной статье изучено влияние условий культивирования B. thuringiensis, рибонуклеазы которого обладают активностью подавлять размножение вирусов гриппа А/H3N2 и А/H5N1 на суммарный выход Рибонуклеаз

ABSTRACT

Bacterial RNА-ses are promising technological bases for the creation of therapeutic and preventive antiviral drugs. In this article, the influence of the cultivation conditions of B. thuringiensis, whose ribonucleases have the activity to suppress the reproduction of influenza A/H3N2 and A/H5N1 viruses on the total yield of Ribonucleases, is studied.

 

Ключевые слова: Bacillus thuringiensis, РНКазы, питательные среды, противовирусная активность, биотехнологическая перспектива.

Keywords: Bacillus thuringiensis, RNases, nutrient media, antiviral activity, biotechnological perspective

 

На данный момент перед наукой стоят важные задачи, одной из которых является борьба с вирусными заболеваниями, в частности с вирусом гриппа и вирусом Covid-19. Вне зависимости от локальных успехов, лечение данных инфекцией остается довольно сложной проблемой. Причины проблем с лечением и профилактикой данных инфекций, является высокая частота мутаций, краткий период сохранения иммунного ответа на данные инфекции, 

высокое распространение вируса. Все эти факторы ответственны за то, что новые действующие препараты быстро теряют свою эффективность.

В связи с вышеперечисленными факторами, идет форсирование и расширение поиска тех биологически активных веществ, которые обладают противовирусным действием. Среди перечня данных веществ особый интерес занимает РНК-азы.

Рибонуклеазы (РНК-азы) – это ферменты – нуклеазы, отвечающие за деградацию Рибонуклеиновой кислоты (РНК).  РНК-аз участвуют в основных процессах регуляции жизнедеятельности, к примеру участвует в репликации, транскрипции, трансляции, а особенно в процессинге, ведь невозможно созревание РНК, без реакций деградаци. По месту нахождения наиболее яркий интерес вызывают РНК-азы, влияющие на клетку извне.  Именно такие нуклеазы имеют потенциал применения в медицине не только в отношении противовирусной активности, но и как противоопухолевой. Можно выделить основные типы РНК-аз, обладающих противовирусной активностью [1, стр. 107].

Таблица 1.

Типы и действие рибонуклеаз

Тип РНК-азы

Действие

РНКаза L

индуцируется интерфероном, данный фермент расщепляет как вирусную, так и клеточную РНК.

РНКазы эозинофилов

РНК-азы, ассоциированные с эозинофильным белком, обладают антимикробной, цитотоксической и противовирусной активностью.

РНКаза А

фермент из поджелудочной железы КРС, единственный официально зарегистрированный противовирусный препарат это на основе РНК-аз

 

РНКазы амфибий

подавляет репликацию РНК-вируса японского энцефалита, ДНК содержащих вирусов, как вирусы простого герпеса, вируса Эпштейна-Барр, вируса герпеса, ассоциированного с саркомой Капоши, цитомегаловируса и розеоловируса, индуцирует апоптоз в зараженных клетках,

 

BS – РНКаза (биназа)

РНК-аз из семенников быка, ингибировал репликацию вируса ВИЧ-1 в лейкозных клетках, расщепление дцРНК усиливалось в присутствии у-интерферона, что, возможно, может играть роль в механизмы противовирусной иммунной защиты.

 

Однако использование РНК-аз млекопитающих зачастую не эффективно, так как специфический ингибитор, находящийся во всех клетках и тканях и необходимый для защиты от собственных РНК-аз, блокирует активность РНКаз. Но используя РНК-азы бактериального происхождения ингибитор действовать не будет. В связи с этим особый интерес проявляется к внеклеточным РНК-азам, секретируемые у бацилл, в том числе и у Bacillus thuringiensis. Так к примеру: у эндорибонуклеазы бактерии видa B. intermedins зафиксирована эффективность против вируса гриппа А (H1N1) [2, стр. 710].

Методы и материалы

Для проведения исследований были использованы бактерии вида B. thuringiensis, штамма В388 из коллекции бактерий и грибов АРУ им. К. Жубанова. Культивирование бактерий проводили на лизогенной среде LB и на среде КХПГ. Состав среды LB: триптон - 10,0 г/л; дрожжевой экстракт - 5,0 г/л; натрия хлорид - 5,0 г/л; бактериологический агар - 15,0 г/л;(bacto agar “Typ USA”, FERAK Berlin), pH среды 7,0 ± 0,2, состав среды КХПГ: Кормовые дрожжи (ВВК) – 15 г/л, хлористый кальций - 0,5 г/л, Пропинол Б400 - 1,0г/л, добавлением глицерин – 5,0, Na2HPO4 – 0,04, CaCl2 – 0,01, MgSO4×7H2O – 0,03. Суспензию бактериальных клеток вносили в количестве 1% вколбы объемом 500 мл с 50 мл среды, нкубировали при tо - 28-30°С, течение 18-24 ч. при пассивной аэрации 6 ч.

Определение активности РНК-аз

В первую очередь центрифугировали пробы культуральной жидности при 3000 об/мин в течении 1 ч. используя центрифуги модели «LCM 3000». Супернатант очищали, используя ацетат целлюлозные фильтры, с диаметром пор 0,45 мкм (ФМАЦ-0,45 мкм). Хранения осуществляли при температуре -20оС, -25оС. Само определение активности РНК-аз определялось по количеству образующихся продуктов расщепления РНК дрожжей. За единицу активности фермента брали его количество катализирующее образование 1 А260  продуктов в течении одного часа.

Результат

Сравнение роста Bacillus thuringiensis на среде LB и среде КХПГ

Используя две разные среды, мы наблюдали следующее, что при одинаковых условиях культивирования, на разных средах, наблюдается разная морфология клеток.

 

   

Рисунок 1. Морфология клеток B. thuringiensis, штамма В388 на разных средах

 

На обеих средах бактерии находятся в вегетативном состоянии. Но на среде КХПГ из-за добавления глицерина, хорошо заметны внутриклеточные запасные вакуоли с образованием выраженных для данных штаммов капсул. На среде LB капсулы менее выражены.

 

    

(Среда LB)                                                       (среда КХПГ)

Диаграмма 1. Активность РНК-аз в культуральной жидкости

 

Определение активность фермента Рибонкуклеазы у B. thuringiensis, штамма В388. Культивирование происходило на разных средах, но в одинаковых условиях. Из представленного графика вижно что на среде КХПГ, накопление фермента заняло более длительное время, однако максимальное число содержащегося фермента доходило до 385-400 е.а./ мл. В течении почти 60 часов.  Однако на среде LB максимальное количество фермента было уже через 18-20 часов, но число максимального содержания отличилось на порядок – 40-43 е.а./мл. Также можем отметить, что на 18-20 ч. культивирования активность РНК-аз были сопоставимы.

Выводы.

Стоит включить во внимание, то, что бактерии рода Bacillus, представляют огромный биотехнологический потенциал. В связи с этим полностью целесообразно следует продолжать исследования Рибонуклеаз бацилл.  Также можем отметить следующее, что РНК-азы B. thuringiensis, исследованы недостаточно, но и было показано, что внеклеточные РНК-аза B. thuringiensis, а точнее ее первичная структура является гомологом Биназы (BS – РНКаза). Противовирусная активность препаратов, полученных на основе культуральной жидкости (КЖ) штаммов Bt, наряду с отсутствующей или незначительной токсичностью, делает перспективной дальнейшую их разработку в целях борьбы с вирусами гриппа человека и птиц.

 

Список литературы:

  1. Прунтова О.В., Сахно О.Н., Мазиров М.А. Курс лекций по общей микробиологии и основам вирусологии/ Прунтова О.В., Сахно О.Н., Мазиров М.А./ Владимир - 2006 г., стр. 87-98, стр. 107-131
  2. Ильинская О.Н., Шах Махмуд М. Рибонуклеазы как противовирусные агенты // Молекуляр. биология. – 2014, №5.- С. 707-717.
Информация об авторах

студент 4 курса, специальности Биология Актюбинский региональный университет им. К. Жубанова, Республика Казахстан, г. Актобе

4th year student, majoring in Biology Aktobe regional university named after K. Zhubanov, Republic Kazakhstan, Aktobe

магистр естественных наук, ст. преп. Актюбинского регионального университета им. К. Жубанова, Республика Казахстан, г. Актобе

Master of Natural Sciences, senior lecturer of Aktobe Regional University named after K. Zhubanov, Republic Kazakhstan, Aktobe

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top