Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1053110.32607/20758251-2014-6-4-89-98Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleHct-A Is a New Actinoporin Family from the Heteractis Crispa Sea AnemoneHCt-A - новое семейство актинопоринов актинии Heteractis crispaLeichenkoE. V.ЛейченкоЕ. В.
Russian Federation
969844@gmail.comMonastirnayaM. M.МонастырнаяМ. М.
Russian Federation
969844@gmail.comZelepugaE. A.ЗелепугаЕ. А.
Russian Federation
969844@gmail.comTkachevaE. S.ТкачеваЕ. С.
Russian Federation
969844@gmail.comIsaevaM. PИсаеваM. П.
Russian Federation
969844@gmail.comLikhatskayaG. N.ЛихацкаяГ. Н.
Russian Federation
969844@gmail.comAnastyukS. D.АнастюкС. Д.
Russian Federation
969844@gmail.comKozlovskayaE. P.КозловскаяЭ. П.
Russian Federation
969844@gmail.comElyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far Eastern Branch of the Russian Academy of SciencesТихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. ЕляковаElyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences969844@gmail.com1512201464VOL 6, NO4 (2014)ТОМ 6, №4 (2014)899817012020Copyright ©; 2014, Leichenko E.V., Monastirnaya M.M., Zelepuga E.A., Tkacheva E.S., Isaeva M.P., Likhatskaya G.N., Anastyuk S.D., Kozlovskaya E.P.Copyright ©; 2014, Лейченко Е.В., Монастырная М.М., Зелепуга Е.А., Ткачева Е.С., Исаева M.П., Лихацкая Г.Н., Анастюк С.Д., Козловская Э.П.2014Leichenko E.V., Monastirnaya M.M., Zelepuga E.A., Tkacheva E.S., Isaeva M.P., Likhatskaya G.N., Anastyuk S.D., Kozlovskaya E.P.Лейченко Е.В., Монастырная М.М., Зелепуга Е.А., Ткачева Е.С., Исаева M.П., Лихацкая Г.Н., Анастюк С.Д., Козловская Э.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10531

Several new actinoporin isoforms with molecular weights of 18995.5 to 19398.7 Da exhibiting a high hemolytic activity were isolated from the tropical sea anemone Heteractis crispa using a combination of liquid chromatography techniques. The actinoporins were demonstrated to occur as mono-, di-, and trimers in aqueous solutions. The sequences of the genes encoding actinoporins were identified, and the amino acid sequences of the new polypeptides belonging to the Hct-A actinoporin family were obtained. The new acinoporins differ in their isoelectric points, the number and localization of charged amino acid residues at the functionally important N-terminal fragment of the molecule, as well as in the charge of a tetrapeptide (amino acid residues 74-77) involved in an electrostatic interaction with the cytoplasmic membrane. A recombinant actinoporin, rHct-A2, with a molecular weight of 19141 Da, pI of 9.64, and hemolytic activity of 4.0 × 104 HU/mg, was obtained. The conductivity of the ion channels formed by rHct-A2 in the BLM was demonstrated to be similar to that of the native actinoporin from H. crispa. The obtained data expand knowledge on the structural and functional relationships of actinoporins and contribute to our understanding of the functioning mechanism of these molecules, which is the basis for the development of compounds with a high biomedical potential. Currently, they are considered as models for obtaining antitumor, antibacterial, and cardiac-stimulating agents.

Из тропической актинии Heteractis crispa комбинацией методов жидкостной хроматографии выделено несколько новых изоформ актинопоринов с молекулярными массами от 18995.5 до 19398.7 Да, обладающих высокой гемолитической активностью. Показано, что в водных растворах актинопорины существуют в виде моно-, ди- и тримеров. Установлены нуклеотидные последовательности генов, кодирующих актинопорины, получены аминокислотные последовательности новых полипептидов, принадлежащих к семейству Hct-A актинопоринов. Новые актинопорины различаются величиной изоэлектрической точки, количеством и локализацией заряженных аминокислотных остатков в функционально значимом N-концевом фрагменте молекулы, а также зарядом тетрапептида (74-77 а.о.), который принимает участие в электростатическом взаимодействии с цитоплазматической мембраной. Получен рекомбинантный актинопорин rHct-A2 с молекулярной массой 19141 Да, pI 9.64 и величиной гемолитической активности 4.0 × 104 ГЕ/мг. Показано, что проводимость ионных каналов, формируемых rHct-A2 в БЛМ, аналогична проводимости нативного актинопорина из H. crispa. Полученные данные расширяют знания о структурно-функциональных взаимосвязях актинопоринов и вносят вклад в понимание механизма функционирования-этих молекул, что является основой для создания соединений с высоким биомедицинским потенциалом. В настоящее время их рассматривают как модели для получения противоопухолевых, антибактериальных и кардиостимулирующих агентов.

sea anemoneactinoporinshemolytic activitylipid membrane conductivitystructural and functional analysisактинияактинопориныгемолитическая активностьпроводимость липидных мембранструктурно-функциональный анализThis work was supported by the Far East 42P comprehensive program of basic research of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences. Obtaining and investigation of the properties of recombinant actinoporin were performed using funds from the Russian Science Foundation (project 14-25-00037).Работа поддержана комплексной программой фундаментальных исследований ДВО РАН «Дальний Восток» 42П. Получение и исследование свойств рекомбинантного актинопорина выполнено за счет средств гранта РНФ (проект № 14-25-00037).[1] Parker M.W., Feil S.C. // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2005, V.88, №6202, P.91-142[2] Chi V., Pennington M.W., Norton R.S., Tarcha E.J., Londono L.M., Sims-Fahey B., Upadhyay S.K., Lakey J.T., Iadonato S., Wulff H. // Toxicon. 2012, V.59, №4, P.529-546[3] Frazão B., Vasconcelos V., Antunes A. // Mar. Drugs. 2012, V.10, №8, P.1812-1851[4] Turk T.J. // Toxicol. Toxin. Rev. 1991, V.10, P.223-262[5] Anderluh G., Maček P. // Toxicon. 2002, V.40, №2, P.111-124[6] Tejuca M., Anderluh G., Dalla Serra M. // Toxicon. 2009, V.54, №8, P.1206-1214[7] Fedorov S., Dyshlovoy S., Monastyrnaya M., Shubina L., Leychenko E., Kozlovskaya E., Jin J.O., Kwak J.-Y., Bode A.M., Dong Z. // Toxicon. 2010, V.55, №4, P.811-817[8] Batista U., Maček P., Sedmak B. // Cell Biol. Int. Rep. 1990, V.14, №11, P.1013-1024[9] Norton R.S., Bobek G., Ivanov J.O., Thomson M., Beer E.F., Mortiz R.L., Simpson R.J. // Toxicon. 1990, V.28, №1, P.29-41[10] Migues P.V., Leal R.B., Mantovanni M., Nicolau M., Gabilan N.H. // NeiroReport. 1999, V.10, №1, P.67-70[11] Soletti R.C., Alves T., Vernal J., Terenzi H., Anderluh G., Borges H.L., Gabilan N.H., Moura-Neto V. // Anticancer Res. 2010, V.30, №4, P.1209-1215[12] Monastyrnaya M.M., Zykova T.A., Apalikova O.V., Shwets T.V., Kozlovskaya E.P. // Toxicon. 2002, V.40, №8, P.1197-1217[13] Lowry O.H., Rosebrough N.J., Fearr A.L., Randall R.J. // J. Biol. Chem. 1951, V.193, №1, P.265-275[14] Il´ina A., Lipkin A., Barsova E., Issaeva M., Leychenko E., Guzev K., Monastyrnaya M., Lukyanov S., Kozlovskaya E. // Toxicon. 2006, V.47, №5, P.517-520[15] Sambrook J., Russel D.W. // Molecular cloning. Laboratory Manual. 3rd ed. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001. 2001, P.1.31-1.58[16] Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977, V.74, №12, P.5463-5467[17] Laemmli U.K. // Nature 1970, V.227, №5259, P.680-685[18] Muller P., Rudin D.O., Tien H.T., Wescott W.C. // J. Phys. Chem. 1963, V.67, P.534-535[19] Guex N., Peitsch M.C. // Electrophoresis. 1997, V.18, №15, P.2714-2723[20] Guex N., Peitsch M.C., Schwede T. // Electrophoresis. 2009, V.30, S1, P.162-173[21] Mancheño J.M., Martín-Benito J., Martínez-Ripoll M., Gavilanes J.G., Hermoso J.A. // Structure. 2003, V.11, №11, P.1319-1328[22] // url www.rcsb.org/[44] // Molecular Operating Environment (MOE), 2013.08; Chemical Computing Group Inc. Chemical Computing Group Inc., 1010 Sherbooke St. West, Suite #910, Montreal, QC, Canada, H3A 2R7, 2014. 2014[24] Lanio M.E., Morera V., Alvarez C., Tejuca M., Gómez T., Pazos F., Besada V., Martínez D., Huerta V., Padrón G. // Toxicon. 2001, V.39, №2-3, P.187-194[25] Klyshko E.V., Issaeva M.P., Monastyrnaya M.M., Il´ina A.P., Guzev K.V., Vakorina T.I., Dmitrenok P.S., Zykova T.A., Kozlovskaya E.P. // Toxicon. 2004, V.44, №3, P.315-324[26] Tkacheva E.S., Leychenko E.V., Monastyrnaya M.M., Issaeva M.P., Zelepuga E.A., Anastyuk S.D., Dmitrenok P.S., Kozlovskaya E.P. // Biochemistry. 2011, V.76, №10, P.1387-1397[27] Alegre-Cebollada J., Cunietti M., Herrero-Galán E., Gavilanes J.G., Martínez-del-Pozo A. // J. Mol. Biol. 2008, V.382, №4, P.920-930[28] Monastyrnaya M., Leychenko E., Issaeva M., Likhatskaya G., Zelepuga E., Kostina E., Trifonov E., Nurminski E., Kozlovskaya E. // Toxicon. 2010, V.56, №8, P.1299-1314[29] Maček P., Lebez D. // Toxicon. 1981, V.19, №2, P.233-240[30] Anderluh G., Pungerčar J., Štrukelj B., Maček P., Gubenšek F. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1996, V.220, №2, P.437-442[31] Samejima Y., Yanagisaws M., Aoki-Tomomutsu Y., Iwasaki E., Ando J., Mebs D. // Toxicon. 2000, V.38, №2, P.259-264[32] Nagai H., Oshiro N., Takuwa-Kuroda K., Iwanaga S., Nozaki M., Nakajima T.A. // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2002, V.66, №12, P.2621-2625[33] Wang Y., Yap L.L., Chua K.L., Khoo H.E. // Toxicon. 2008, V.51, №8, P.1374-1382[34] Anderluh G., Krizaj I., Štrukelj B., Gubenšek F., Maček P., Pungerčar J. // Toxicon. 1999, V.37, №10, P.1391-1401[35] Blumenthal K.M., Kem W.R. // J. Biol. Chem. 1983, V.258, №9, P.5574-5581[36] Kristan K., Podlesek Z., Hojnik V., Gutierrez-Aguirre I., Gunčar G., Turk D., Gonzalez-Manas J.M., Lakey J.H., Maček P., Anderluh G. // J. Biol. Chem. 2004, V.279, №45, P.46509-46517[37] Anderluh G., Barlič A., Potrich C., Macek P., Menestrina G. // J. Membrane Biol. 2000, V.173, №1, P.47-55[38] Mechaly A.E., Bellomio A., Gil-Cartón D., Morante K., Valle M., González-Mañas J.M., Guérin D.M. // Structure. 2011, V.19, №2, P.181-191[39] Bakrač B., Gutiérrez-Aguirre I., Podlesek Z., Sonnen A.F.P., Gilbert R.J.C., Macek P., Lakey J.H., Anderluh G. // J. Biol. Chem. 2009, V.283, №27, P.18665-18677[40] Rojko N., Kristan K.C., Viero G., Zerovnik E., Maček P., Dalla Serra M., Anderluh G. // J. Biol. Chem. 2013, V.288, №33, P.23704-23715[41] Zorec R., Tester M., Maček P., Mason W.T. // J. Membrane Biol. 1990, V.118, №3, P.243-249[42] Meunier F.A., Frangez R., Benoit E., Ouanounou G., Rouzaire-Dubois B., Suput D., Molgo J. // Toxicon. 2000, V.38, №11, P.1547-1560[43] Lewis R.J., Garcia M.L. // Nat. Rev. Drug Discov. 2003, V.2, №10, P.790-802[44] Takagi J. // Biochem. Soc. Transactions. 2004, V.32, №3, P.403-406