Властивості лектину культури тканин унгернії Віктора (Ungernia victoris) та його ультразвукова екстракція

  • І. С. Карпова Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-8472-6452
  • І. І. Конвалюк Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0003-2283-6063
  • Л. П. Можилевська Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-9026-9921
  • В. В. Лило Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0001-8626-3028
  • В. А. Кунах Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-9418-3172
DOI: https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.21.1-2.1597
Ключові слова: Ungernіa vіctorіs, культура тканин, лектини, ультразвукова екстракція

Анотація

Мета. дослідити екстракти біомаси культури тканин U. victoris штаму UV-2 на вміст лектинів, надати їм загальну характеристику та оптимізувати метод ультразвукової екстракції для отримання розчинної форми даного лектину  Методи. Метод культури тканин, метод прямої гемаглютинації для виявлення лектинової активності (ЛА), визначення вуглеводної специфічності лектину, метод ультразвукової екстракції. Результати. Виявлено лектинову активність у розчинній (надосад) та  нерозчинній (осад) фазах екстракту біомаси культури тканин U. victoris. У розчинній фазі вона була незначною порівняно з такою в осаді, що свідчило про присутність зв’язаної з мембраною форми лектину. ЛА характеризувалася вираженою видоспецифічністю: найбільш інтенсивною була реакція з еритроцитами миші. Дослідження вуглеводної специфічності виявило слабку афінність до моноцукрів (галактози і галактозаміну) та виражене пригнічення ЛА у випадку полісахаридів – гіалуронової кислоти, гепарину та муцину. Досліджено можливості методу УЗ екстракції для звільнення виявленого лектину від зав’язків з клітинною поверхнею в осаді та підібрано оптимальний режим екстрагування. Перехід ЛА у розчинну фазу під впливом УЗ залежав від таких параметрів: концентрації та об’єму екстракту, а також часу дії УЗ. Встановлено, що при концентрації екстракту 50мг/мл та об’ємі 20 мл за дії УЗ 40 кГц/ 70 Вт в інтервалі 15-45 хвилин ЛА розчинної фази збільшувалась вдвічі порівняно з початковою. Подовження терміну обробки УЗ негативно впливало на ЛА. Висновки. Вперше виявлено лектинову активність екстрактів біомаси культури тканин U. victoris, що може стати перспективним джерелом лектину із широким спектром фармакологічних властивостей. Надано загальну характеристику лектину, виявлено його видову і вуглеводну специфічність. З’ясовано можливості і оптимізовано режим УЗ екстракції для отримання розчинної форми лектину, необхідної для його подальших фундаментальних і практичних досліджень.

Посилання

Kunakh V. A. Biotechnology of medicinal plants. Genetic, physiological and biochemical basis. Kyiv : Logos, 2005. 730 p. [In Ukrainian].

Jamalova D., Kurbaniyazova G. A brief overview of the chemical composition, pharmacological properties, and micropropagation of species of the genus Ungernia bunge. UniChem. 2021. 6(84). P. 46-48. doi: 10.32743/UniChem.2021.84.6-1.

Muzyka V. I., Kunakh V. A., Mozhylevska L. P., Kolonina I. V. A remedy for the treatment of diseases caused by mycobacteria, callus culture of Ungernia victoris, strain UV-22 a producer of a biologically active complex for the treatment of diseases caused by mycobacteria, and a method for its cultivation (variants). Patent for invention, RF N 2425687; published on 10.08.2011., bulletin N 4. [In Russian].

Egamberdieva D., Mamedov N., Ovidi E, Tiezzi A., Craker L. Phytochemical and pharmacological properties of medicinal plants from Uzbekistan: A Review. Journal of Medicinally Active Plants. 2016. 2. P. 59-75. doi: 10.7275/R5571969.

Kunakh V. A., Muzyka V. I., Mozhylevska L. P., Kolonina I. V. The method of obtaining biologically active compounds of Ungernia victoris Vved. Ex Artyuschenko. Declaratory patent for invention, UA No. 42982 A; published on 15.11.2001., bulletin N 10. [In Ukrainian].

Dvornyk A. S., Pererva T. P., Kunakh V. A. Screening of preparations derived from the tissue culture of herbs for the antimutagenic activity in the Escherihia coli bacteriophage A system. Tsitol Genet. 2002. Vol. 36(2). P. 3-10. [In Ukrainian].

Myryuta A. Yu., Dvornyk A. S., Mozhylevska L. P., Pererva T. Study on plant extract biological activity in the system of Escherichia coli transformation by plasmid DNA. Biopolym. Cell. 2003 19(6). P. 525-529. [In Ukrainian].

Van Damme E. J. M. 35 years in plant lectin research: a journey from basic science to applications in agriculture and medicine. Glycoconj J. 2022. 39(1). P. 83-97. doi: 10.1007/s10719-021-10015-x.

Van Holle S., Van Damme E. J.M. Signaling through plant lectins: modulation of plant immunity and beyond. Biochem Soc Trans. 2018. 46(2). P. 217233. doi: 10.1042/BST20170371.

Barre A., Van Damme E. J. M, Simpli- cien M., Le Poder S., Klonjkowski B., Benoist H., Peyrade D., Rouge P. Man-specific lectins from plants, fungi, algae and cyanobacteria, as potential blockers for SARS-CoV, MERS-CoV and SARS-CoV-2 (COVID-19) coronaviruses: biomedical perspectives. Cells. 2021. 28;10(7). P. 1619. doi: 10.3390/cells10071619.

Bah C. S. F., Fang E. F., Ng T. B. Medicinal applications of plant lectins. In: Fang, E., Ng, T. (eds) Antitumor potential and other emerging medicinal properties of natural compounds. Springer, Dordrecht. 2013. Chapter 5. P. 55-74. doi: 10.1007/978-94-007-6214-5_5.

Galvan D'Alessandro L., Dimitrov K., Vauchel P., Nikov I. Kinetics of ultrasound assisted extraction of anthocyanins from Aronia melanocarpa (black chokeberry) wastes. Chemical Engineering Research and Design. 2013. Vol. 92(10). P. 1818-1826. doi: 10.1016/j.cherd.2013.11.020.

Sic Zlabur J., Voca S., Dobricevic N., Pliestic S., Galic A., Boricevic A., Boric N. Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from lemon balm and peppermint leaves. Int. Agrophys. 2016. 30. P. 95-104. doi: 10.1515/intag-2015-0077.

Jia J., Ma H., Wei-rui Z., et al. The use of ultrasound for enzymatic preparation of ACE inhibitory peptides from wheat germ protein J. Food Chemistry. 2010. 119(1). P. 336-342. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.06.036.

Rahman M. M. & Lamsal B. P. Ultrasound-assisted extraction and modification of plant-based proteins: Impact on physicochemical, functional, and nutritional properties. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2021. 20(2). P. 1457-1480. doi: 10.1111/1541-4337.12709.

Hu H., Wu J., LI-Chan E. C. Y., et al. Effects of ultrasound on structural and physical properties of soy protein isolate (SPI) dispersions J. Food Hydrocolloids. 2013. 30(2). P. 647-655. doi: 10.1016/j.foodhyd.2012.08.001.

Zhao Y., Qin X., Zhu Sh., Zheng Z. Ultrasonic-assisted extraction and properties of lectin from soybean protein. J. Food Science. 2016. Vol. 37, No. 10, 34-39. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201610007.

Kunakh V. A., Alpatova L. K., Mozhylevska L. P. Nutrient medium for obtaining and growing tissues callus of plants. Patent of Ukraine. No 10338A; published on 25.12.1996, bulletin N 4. [In Ukrainian].