doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.169rus
УДК 577.112:615.322
Работа выполнена в рамках государственного задания № 0112-2019-0002. Установление нуклеотидных последовательностей генов тионинов методом NGS поддержано грантом РНФ (№ 16-16-00032).
ТИОНИНЫ ПШЕНИЦЫ Triticum kiharae Dorof. et Migush. — НОВЫЕ ЭФФЕКТИВНЫЕ ИНГИБИТОРЫ Candida albicans (C.P. Robin) Berkhout
М.П. СЛЕЗИНА, Е.А. ИСТОМИНА, Т.И. ОДИНЦОВА
Растения служат источником биологически активных веществ, важнейшими из которых являются антимикробные пептиды (АМП). АМП — неотъемлемая часть защитного арсенала всех живых существ. Представители семейства тионинов, характерного только для растений, — эффективные ингибиторы растительных патогенов, в том числе бактерий и грибов, что открывает перспективы их практического использования в качестве биопестицидов для защиты растений от болезней. Однако действие тионинов на возбудителей заболеваний животных и человека, практически не изучено. Дрожжеподобные грибы рода Candida — условно-патогенные микроорганизмы, которые встречаются у 70 % людей, не вызывая заболеваний (M. Dadar с соавт., 2018). Однако при ослаблении иммунитета они могут стать причиной серьезных болезней, частота которых значительно возросла в последние два десятилетия. Антимикотики, традиционно используемые для лечения инфекций, вызванных грибами рода Candida, не всегда эффективны и безопасны для человека. В связи с этим в мире ведется постоянный поиск новых природных антифунгальных агентов. В настоящем исследовании впервые из пшеницы Triticum kiharae Dorof. et Migush. с использованием хроматографии на хитине и обращено-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) выделены два тионина — Tk-AMP-BP и Tk-AMP-AP1 и методом автоматической деградации по Эдману установлена их аминокислотная последовательность. Цель работы состояла в выделении тионинов из семян высокоустойчивого к фитопатогенам вида пшеницы T. kiharae, определении первичной структуры этих тионинов и исследовании их антифунгальной активности против Candida albicans. Первичная структура Tk-AMP-BP была подтверждена при анализе транскриптомов проростков пшеницы методом высокопроизводительного секвенирования (next-generation sequencing, NGS). Исследование свойств тионина Tk-AMP-BP впервые показало, что он обладает мощным фунгицидным действием на клетки С. albicans при очень низких концентрациях (MИК = 0,78 мкг/мл). По биологической активности в отношении C. albicans тионин пшеницы превосходит известные тионины других видов растений. Полученные в настоящей работе результаты позволяют рассматривать тионин пшеницы как перспективную молекулу для создания на ее основе лекарственных препаратов нового поколения для борьбы с микозами, вызванными C. albicans.
Ключевые слова: иммунитет растений, антимикробные пептиды, Triticum kiharae Dorof. et Migush., пшеница, тионины, микозы, Candida albicans.
M.P. Slezina, E.A. Istomina, T.I. Odintsova
Plants serve as a source of biologically active compounds, the most important of which are antimicrobial peptides (AMPs). AMPs represent an integral part of the defense arsenal of all living beings. Members of the thionin family found only in plants are effective inhibitors of plant pathogens, including bacteria and fungi, which opens up prospects for their practical application as bio-pesticides to protect plants from diseases. However, the effect of thionins on animal and human pathogens has not been sufficiently studied. Yeast-like fungi of the genus Candida are opportunistic pathogenic microorganisms that occur in 70 % of people without causing disease (M. Dadar et al., 2018). However, in immune-compromised individuals, they can cause a number of serious diseases, the frequency of which has increased significantly in the last two decades. Antimycotics traditionally used to treat Candida infections are not always effective and safe for humans. In this regard, the world is constantly searching for new natural antifungal agents. The aim of this work was to isolate thionins from the kernels of the highly pathogen-resistant wheat species Triticum kiharae Dorof. et Migush., determine their primary structure, and assay antifungal activity against Candida albicans. For the first time from the wheat T. kiharae using chromatography on chitin and reversed-phase high-performance liquid chromatography (HPLC), 2 thionins Tk-AMP-BP and Tk-AMP-AP1 were isolated, and their amino acid sequences were determined by automated Edman degradation. The primary structure of Tk-AMP-BP was confirmed by transcriptome high-throughput sequencing (NGS) of wheat seedlings. The study of antimicrobial activity of Tk-AMP-BP showed that it has potent fungicidal effect on C. albicans cells at very low concentrations (MIC = 0.78 μg/ml). The biological activity of the wheat thionin against C. albicans was higher than that of thionins from other plant species. The results obtained in this work allow us to consider the wheat thionin as a promising molecule for the development on its basis of next-generation drugs to treat C. albicans infections.
Keywords: plant immunity, antimicrobial peptides, Triticum kiharae Dorof. et Migush., wheat species, thionins, mycoses, Candida albicans.
ФГБУН Институт общей генетики |
Поступила в редакцию |
