Arthrospira platensis 및 Corallina officinalis의 생리활성 단백질을 정제 및 분획하고 생물학적 활성을 평가합니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14270(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

피코빌리단백질(PBP)은 적색 대형조류와 시아노박테리아 종에 존재하는 다양한 생물학적 기능을 가진 수용성 색소의 일종입니다. 청록색 조류인 Arthrospira platensis의 피코시아닌(C-PC)과 적색 거대 조류인 Corallina officinalis의 알로피코시아닌(APC)을 추출하고 황산암모늄 침전, 음이온 교환 크로마토그래피 및 크기 배제 크로마토그래피 방법으로 각각 정제했습니다. A. platensis 및 C. officinalis에서 얻은 C-PC 및 APC는 각각 0.31 mg/mL 및 0.08 mg/mL였으며 분자 질량은 "17.0 KDa 및 19.0 KDa" 및 "15.0 KDa 및 17.0 KDa"에 해당합니다. 및 β 서브유닛 각각. FT-IR은 정제된 APC와 C-PC의 구조를 조사하기 위해 특성화하는 데 사용되었습니다. 생물학적 활성을 테스트한 뺄셈의 PC3 및 PC4에서 고도로 정제된 추출물(A620/A280 > 4.0)을 얻었습니다. APC 및 C-PC 조추출물과 그 분획물은 세 가지 기술을 사용하여 다양한 비율로 강력한 항산화제를 나타냈습니다. PC1은 C. officinalis와 A. platensis에 대해 각각 표준약물(72.02, 71.5%)에 비해 높은 항염증(75.99, 74.55%) 및 항관절염(78.89, 76.92%) 활성을 나타냈다. 두 종의 메탄올 및 물 추출물은 Gram - ve 해양 박테리아보다 Gram + ve에 대해 더 큰 항균 효능을 나타냈습니다. 우리의 연구는 다양한 식품 및 약물의 천연 물질로서 테스트된 종에서 추출된 C-PC 및 APC의 잠재적인 의학적 용도에 대해 조명했습니다. 다양한 시아노박테리아와 홍조류의 PBP의 다양한 화학적 성질을 조사하기 위해서는 아미노산 서열이 조류 종에 따라 다르기 때문에 추가 조사가 필요합니다.

Cyanophyte, Cryptophyte, Cyanelle 및 Rhodophyte 종은 광합성 색소 장치의 안테나 역할을 하는 피코빌리솜(PBS)을 가지고 있습니다. Phycobilisomes에는 이러한 조류 종이 엽록소와 카로티노이드에 흡수된 파장 외부의 빛 에너지를 수확할 수 있게 하고 남조류와 홍조류에서 빛을 포착하는 데 약 50%를 담당하는 단백질성 보조 색소의 일종인 여러 가지 PBP(phycobiliprotein)가 포함되어 있습니다1. 이러한 고도로 착색된 수용성 단백질은 엽록소가 이 범위에서 잘 흡수하지 못하는 가시광선 450~650nm 범위의 빛을 흡수하여 이들 생물군 전체 빛 수확 용량의 30~50%를 차지합니다. 그런 다음 광합성 라멜라2에 있는 광계2의 단백질 엽록소 복합체에 에너지를 전달합니다.

알려진 PBP는 10가지가 넘으며 파장과 다양한 발색단의 존재 여부를 기준으로 4개 그룹으로 분류할 수 있습니다. 피코에리트린(PE)은 545~566nm에서 피크를 갖습니다. 480-580nm의 피코에리트로시아닌; 569-645 nm의 피코시아닌(PC); 및 540-671 nm3의 알로피코시아닌(APC). PBP의 풍부함은 매우 높습니다(전체 단백질 함량의 약 40~60%, 시아노박테리아 건조 중량의 20%)4. PBP(PE, PC 및 APC)는 분류학적 위치와 배양 조건에 따라 다릅니다.2, 피코빌리단백질은 서로 다른 α 및 β 폴리펩티드 하위 단위로 구성됩니다5. 시아노박테리아 및 홍조류 종은 염료, 형광 라벨 및 진단 도구6로 사용되는 피코빌리단백질의 상업적 생산에 사용되는 주요 조류입니다. 피코빌리단백질 추출 방법은 조류 세포 내부의 단백질을 외부로 방출하기 위해 세포 파열을 포함합니다. 시아노박테리아의 세포벽은 놀라울 정도로 회복력이 강한 반면, 암호식물의 세포벽은 파괴되기 쉽습니다7. 특히, 피코시아닌의 추출은 두꺼운 세포벽과 높은 수준의 오염물질로 인해 어렵습니다8. PBP는 항산화, 항종양, 감광성 특성과 형광 마커로서의 유용성으로 인해 최근 식품 및 의약품의 생명공학 분야에서 많은 관심을 끌고 있습니다3,9. 제약 산업은 의약 응용을 위한 PBP 연구에 더 관심이 있습니다. Future Market Insights의 보고서에 따르면, PBP 시장은 2018년에 1억 1,230만 달러의 가치가 있었으며 2028년까지 그 가치가 두 배로 증가할 것으로 예상됩니다10. C-PC와 APC는 모두 자유 라디칼에 대한 강력한 항산화제로 설명되어 왔습니다. 자유 라디칼 소거 과정에 중요한 단백질 부분과 관련이 있습니다11. 특히, C-PC는 간 보호, 항산화, 자유라디칼 제거제, 항염증, 항관절염, 항종양 활성 및 생물의학 연구에서의 형광 라벨링으로 인해 식품 및 생물의학 연구에서 천연 단백질로 사용되어 왔습니다12. 상업적으로 C-PC는 A. platensis13과 같은 시아노박테리아 균주를 사용하여 생산됩니다. 여러 연구에 따르면 A. platensis는 APC 및 미량 농도의 PE14 외에도 PC를 주요 색소로 생성합니다. C-PC의 경제적 적용은 주로 다른 광합성 단백질, 특히 APC12로 오염되는 순도에 달려 있습니다. 또한 APC는 생화학적 절차, 특히 유세포 분석에서 형광 단백질 프로브로 자주 사용됩니다. APC에는 항산화제17 및 항바이러스18를 포함하여 많은 생명공학 응용 분야가 있습니다. APC가 유용한 단백질이라는 사실에도 불구하고, 많은 양의 단백질을 정제하는 어려움으로 인해 APC의 사용이 다소 제한됩니다. 시아노박테리아와 거대조류의 APC 농도가 낮아 상당한 양의 분리와 정제가 어려운 작업이기 때문에 우리는 C. officinalis에서 APC를 정제하는 데 특히 중점을 둡니다. 이 연구의 목적은 Rhodophyta(APC)의 두 가지 다른 조류 종인 Corallina officinalis와 Cyanophyta(C-PC)의 Arthrospira platensis에서 우세한 식물단백질을 확인하는 것을 목표로 했습니다. 또한, 각 분획의 항산화, 항염증, 항관절염, 항균 활성을 시험관 내에서 평가합니다.