В настоящее время антимикробные пептиды являются конкурентоспособной альтернативой классическим антибиотикам. Их широкое использование ограничивается рядом проблем, связанных с наработкой токсичных пептидов в клетках E. coli и их доставкой в целевой сайт в организме. В данной работе проверена идея, которая помогла бы решить эти проблемы. Мы предположили, что зеленый флуоресцентный белок можно использовать как контейнер для «хранения» антибактериального пептида. Изначально, внутри бочонка зеленого флуоресцентного белка «спрятана» альфа-спираль, на которой образуется хромофор. В самой альфа-спирали есть гидрофильные аминокислоты, рядом, в середине бочонка, множество молекул связанной воды. Поэтому, мы предположили, что центральная альфа-спираль зеленого флуоресцентного белка может быть заменена на альфа-спиральный антибактериальный пептид. Реализация такой идеи достаточно сложна и на первом этапе возникают несколько вопросов, без ответа на которые невозможна дальнейшая работа в намеченном направлении. Будет ли зеленый флуоресцентный белок с замененной альфа-спиралью сворачиваться? Возможно ли при этом образование хромофора? Токсична ли такая конструкция для клетки? В данной работе была выполнена модификация зеленого флуоресцентного белка. Центральная альфа-спираль была заменена на последовательность антимикробного пептида бактенецина. Результаты наших экспериментов показывают, что такой химерный (мутантный) белок компактен, растворим, не токсичен для клетки. Однако он сильно дестабилизирован, вероятно, поэтому не образуется хромофор. Полученные результаты показывают, что идея об использовании зеленого флуоресцентного белка как «контейнера» для небольших пептидов вполне может быть реализована.
зеленый флуоресцентный белок, антимикробные пептиды, бактенецин, молекулярная динамика
1. Hancock R.E., Haney E.F., Gill E.E. The immunology of host defence peptides: beyond antimicrobial activity. Nat Rev Immunol, 2016, vol. 16, pp. 321-334.
2. Li Y. Carrier proteins for fusion expression of antimicrobial peptides in Escherichia coli Biotechnol. Appl. Biochem, 2009, vol. 54, pp. 1-9.
3. Urbán P., Valle-Delgado J.J., Moles E., Marques J., Díez C., Fernàndez-Busquets X. Nanotools for the delivery of antimicrobial peptides. Curr Drug Targets, 2012, vol. 13, pp. 1158-1172.
4. Tsien R.Y. The green fluorescent protein. Annu Rev Biochem, 1998, vol. 67, pp. 509-544.
5. Bokman S.H., Ward W.W. Renaturation of Aequorea gree-fluorescent protein. Biochem Biophys Res Commun, 1981, vol. 101, pp. 1372-1380.
6. Ormö M., Cubitt A.B., Kallio K., Gross L.A., Tsien R.Y., Remington S.J. Crystal structure of the Aequorea victoria green fluorescent protein. Science, 1996, vol. 273, pp. 1392-1395.
7. Glukhova K. F., Marchenkov V.V., Melnik T. N., Melnik B. S. Isoforms of green fluorescent protein differ from each other in solvent molecules 'trapped' inside this protein. J Biomol Struct Dyn, 2017, vol. 35, pp. 1215-1225.
8. Kent K.P., Oltrogge L.M., Boxer S. G. Synthetic Control of Green Fluorescent Protein J Am Chem Soc, 2009, vol. 131, pp. 15988-15989.
9. Wu M., Hancock R.E. Interaction of the Cyclic Antimicrobial Cationic Peptide Bactenecin with the Outer and Cytoplasmic Membrane, J Biol Chem, 1999, vol. 274, pp. 29-35.
10. Abraham M. J., Murtola T., Schulz R., Páll S., Smith J.C., Hess B., Lindahl E. GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers. SoftwareX, 2015, vol. 1, pp. 19-25.
11. Battistutta R., Negro A., Zanotti, G. Crystal structure and refolding properties of the mutant F99S/M153T/V163A of the green fluorescent protein. Proteins, 2000, vol. 41, pp. 429-437.
12. Stepanenko O. V., Stepanenko O. V., Kuznetsova I. M., Verkhusha V. V., Turoverov K. K. Beta-Barrel Scaffold of Fluorescent Proteins: Folding, Stability and Role in Chromophore Formation. Int Rev Cell Mol Biol, 2013, vol. 302, pp. 221-278.
