からの円形のバクテリオシンの精製、特性評価、同定、および抗癌活性

Purification, Characterization, Identification, and Anticancer Activity of a Circular Bacteriocin From .

• Lamiaa A Al-Madboly
• Nehal M El-Deeb
• Amal Kabbash
• Manal A Nael
• Ahmed M Kenawy
• Amany E Ragab

抄録

癌細胞は現在利用可能な化学療法剤に対する耐性を進化させ続けているため、新しい抗癌剤が常に必要とされている。本研究の目的は、種からの肝毒性バクテリオシンのスクリーニング、精製、および特徴付けを行うことであった。分離された菌種からのバクテリオシンの生産は，指標となる基準菌株に対する抗菌活性に基づいて達成された。その結果，最も強力なバクテリオシン産生能を有する菌株を分子レベルで同定した。粗抽出されたバクテリオシンは，陽イオン交換およびサイズ排除クロマトグラフィーにより精製され，83画分が得られた。そのうち、18画分は、その優れた抗菌効果からバクテリオシンと考えられた。精製したバクテリオシンの抗癌効果をHepG2細胞株を用いて試験した。最も有望なエンテロシン（LNS18）は、IC50値15.643μMと正常線維芽細胞（BJ ATCC® CRL-2522™）上の有意な細胞毒性効果なしで、HepG2細胞（75.24％の細胞阻害率で）に対して最高の抗がん作用を示した。エンテロシンLNS18のHepG2細胞に対する抗がん作用のモードは、細胞の活性酸素を誘導し、HepG2のCDマーカーを減少させ、G0期の細胞を停止させる効果によって説明され得る。エンテロシン LNS18 のアミノ酸配列を決定し、構造遺伝子のペプチドを推定したところ、エンテロシン NKR-5-3B と 94.7%の同一性を持つ 86 アミノ酸が得られた。 エンテロシン LNS18 は、円形 5 個と直線 1 個の計 6 個のαヘリックスから構成されている。エンテロシンLNS18とNKR-5-3Bの間に構築されたモデル-テンプレートアラインメントは、95.31%の同一性を示した。22個のアミノ酸が環状化して放出された後のLNS18の予測された3次元相同性モデルは、環状化部位でLeu23とTrp86アミノ酸残基の間に結合が形成されていることを示していた。さらに、正電荷の領域は、バクテリオシン表面上の+4の正味の正電荷をもたらす6つのリジン残基の存在によるものであった。上記の結果に基づいて、私たちの特徴付けられたバクテリオシンは、正常な細胞株に有意な毒性の影響を与えることなく、肝臓癌を標的とする有望な薬剤である。

New anticancer agents are continually needed because cancerous cells continue to evolve resistance to the currently available chemotherapeutic agents. The aim of the present study was to screen, purify and characterize a hepatotoxic bacteriocin from species. The production of bacteriocin from the isolates was achieved based on their antibacterial activity against indicator reference strains. isolates showed a broad spectrum of antibacterial activity by forming inhibition zones with diameters ranged between 12 and 29 mm. The most potent bacteriocin producing strain was molecularly identified as . The crude extracted bacteriocin was purified by cation exchange and size exclusion chromatography that resulted in 83 fractions. Among them, 18 factions were considered as bacteriocins based on their positive antibacterial effects. The anticancer effects of the purified bacteriocins were tested against HepG2 cell line. The most promising enterocin (LNS18) showed the highest anticancer effects against HepG2 cells (with 75.24% cellular inhibition percentages), with IC50 value 15.643 μM and without any significant cytotoxic effects on normal fibroblast cells (BJ ATCC® CRL-2522™). The mode of anticancer action of enterocin LNS18 against HepG2 cells could be explained by its efficacy to induce cellular ROS, decrease HepG2 CD markers and arrest cells in G0 phase. Amino acid sequence of enterocin LNS18 was determined and the deduced peptide of the structural gene showed 86 amino acids that shared 94.7% identity with enterocin NKR-5-3B from . Enterocin LNS18 consisted of 6 α-helices; 5 circular and one linear. Model-template alignment constructed between enterocin LNS18 and NKR-5-3B revealed 95.31% identity. The predicted 3D homology model of LNS18, after circularization and release of 22 amino acids, showed the formation of a bond between Leu23 and Trp86 amino acid residues at the site of circularization. Furthermore, areas of positive charges were due to the presence of 6 lysine residues resulting in a net positive charge of +4 on the bacteriocin surface. Based on the above mentioned results, our characterized bacteriocin is a promising agent to target liver cancer without any significant toxic effects on normal cell lines.

Copyright © 2020 Al-Madboly, El-Deeb, Kabbash, Nael, Kenawy and Ragab.