Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1059010.32607/20758251-2013-5-3-92-98Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleKinetic Parameters and Cytotoxic Activity of Recombinant Methionine γ-Lyase from Clostridium tetani, Clostridium sporogenes, Porphyromonas gingivalis and Citrobacter freundiiКинетические характеристики и цитотоксическая активность рекомбинантных препаратов метионин-γ-лиазы Clostridium tetani, Clostridium sporogenes, Porphyromonas gingivalis и Citrobacter freundiiMorozovaE. A.МорозоваE. A.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruKulikovaV. V.КуликоваВ. В.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruYashinD. V.ЯшинД. В.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruAnufrievaN. V.АнуфриеваН. В.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruAnisimovaN. Y.АнисимоваН. Ю.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruRevtovichS. V.РевтовичС. В.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruKotlovM. I.КотловM. И.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruBelyiY. F.БелыйЮ. Ф.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruPokrovskyV. S.ПокровскийВ. С.
Russian Federation
vadimpokrovsky@yandex.ruDemidkinaT. V.ДемидкинаT. В.
Russian Federation
tvd@eimb.ruEngelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of SciencesИнститут молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАНInstitute of Gene Biology, Russian Academy of SciencesИнститут биологии гена РАНBlokhin Cancer Research Center, Russian Academy of Medical SciencesРоссийский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМНGamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology,Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи МЗ Российской Федерации1509201353VOL 5, NO3 (2013)ТОМ 5, №3 (2013)929817012020Copyright ©; 2013, Morozova E.A., Kulikova V.V., Yashin D.V., Anufrieva N.V., Anisimova N.Y., Revtovich S.V., Kotlov M.I., Belyi Y.F., Pokrovsky V.S., Demidkina T.V.Copyright ©; 2013, Морозова E.A., Куликова В.В., Яшин Д.В., Ануфриева Н.В., Анисимова Н.Ю., Ревтович С.В., Котлов M.И., Белый Ю.Ф., Покровский В.С., Демидкина T.В.2013Morozova E.A., Kulikova V.V., Yashin D.V., Anufrieva N.V., Anisimova N.Y., Revtovich S.V., Kotlov M.I., Belyi Y.F., Pokrovsky V.S., Demidkina T.V.Морозова E.A., Куликова В.В., Яшин Д.В., Ануфриева Н.В., Анисимова Н.Ю., Ревтович С.В., Котлов M.И., Белый Ю.Ф., Покровский В.С., Демидкина T.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10590

The steady-state kinetic parameters of pyridoxal 5’-phosphate-dependent recombinant methionine γ-lyase from three pathogenic bacteria, Clostridium tetani, Clostridium sporogenes, and Porphyromonas gingivalis, were determined in β- and γ-elimination reactions. The enzyme from C. sporogenes is characterized by the highest catalytic efficiency in the γ-elimination reaction of L-methionine. It was demonstrated that the enzyme from these three sources exists as a tetramer. The N-terminal poly-histidine fragment of three recombinant enzymes influences their catalytic activity and facilitates the aggregation of monomers to yield dimeric forms under denaturing conditions. The cytotoxicity of methionine γ-lyase from C. sporogenes and C. tetani in comparison with Citrobacter freundii was evaluated using K562, PC-3, LnCap, MCF7, SKOV-3, and L5178y tumor cell lines. K562 (IC50=0.4-1.3 U/ml), PC-3 (IC50=0.1-0.4 U/ml), and MCF7 (IC50=0.04-3.2 U/ml) turned out to be the most sensitive cell lines.

Определены параметры стационарной кинетики пиридоксаль-5'-фосфат-зависимой рекомбинантной метионин-γ-лиазы из трех патогенных бактерий - Clostridium sporogenes, Clostridium tetani и Porphyromonas gingivalis в реакциях γ- и β-элиминирования. Наибольшую каталитическую эффективность в реакции γ-элиминирования L-метионина имеет фермент из C. sporogenes. Показано, что фермент из этих трех источников является тетрамером, а наличие полигистидинового фрагмента на N-концах полипептидных цепей рекомбинантных ферментов влияет на их каталитическую активность и в условиях денатурации способствует агрегации мономеров с образованием димерных форм. На культурах опухолевых клеток K562, PC-3, LnCap, MCF7, SKOV-3, L5178y оценена цитотоксичность метионин–γ-лиазы C. sporogenes и C. tetani в сравнении с ферментом из Citrobacter freundii. Наиболее чувствительными были культуры клеток – K562, PC-3 и MCF7 - IC 50 = 0.4-1.3, 0.1-0.4 и 0.04-3.2 ед./мл соответственно.

kinetic parametersmethionine γ-lyasepathogenic microorganismsoligomeric structurecytotoxicityкинетические параметрыметионин-γ-лиазапатогенные микроорганизмыолигомерная структурацитотоксичностьThis work was supported by the RFBR (grant No. 11-04-12104-ofi-m-2012) and a grant from the President of the Russian Federation to support leading scientific schools (No. 2046.2012.4).Работа поддержана РФФИ (грант № 11-04-12104-офи-м-2012) и грантом Президента РФ по поддержке ведущих научных школ (№ 2046.2012.4).[1] Tanaka H., Esaki N., Soda K. // EnzymeMicrob. Technol. 1985, V.7, P.530-537[2] El-Sayed A.S. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010, V.86, P.445-467[3] Nakayama T., Esaki N., Lee W.-J., Tanaka I., Tanaka H., Soda K. // Agric. Biol. Chem. 1984, V.48, P.2367-2369[4] Kreis W., Hession C. // Cancer Research 1973, V.33, P.1862-1865[5] Yoshimura M., Nakano Y., Yamashita Y., Oho T., Saito T., Koga T. // Infection Immunity. 2000, V.68, P.6912-6916[6] Tokoro M., Asai T., Kobayashi S., Takeuchi T., Nozaki T. // J. Biol. Chem. 2003, V.278, P.42717-42727[7] Lockwood B., Coombs G. // Biochem. J. 1991, V.279, P.675-682[8] Cellarier E., Durando X., Vasson M.P., Farges M.C., Demiden A., Maurizis J.C., Madelmont J.C., Chollet P. // Cancer Treat Rev. 2003, V.29, P.488-489[9] Yoshioka T., Wada T., Uchida N., Maki H., Yoshida H., Ide N., Kasai H., Hojo K., Shono K., Maekawa R. // Cancer Research 1998, V.58, P.2583-2587[10] Miki K., Xu M., An Z., Wang X., Yang M., Al-Refaie W., Sun X., Baranov E., Tan Y., Chishima T. // Cancer Gene Ther. 2000, V.7, P.332-338[11] Miki K., Al-Refaie W., Xu M., Jiang P., TanY. I.O., Bouvet M., Zhao M., Gupta A., Chishima T., Shimada H. // Cancer Research 2000, V.60, P.2696-2702[12] Tan Y., Xu M., Hoffman R.M. // Anticancer Res. 2010, V.30, P.1041-1046[13] El-Sayed A.S., Shouman S.A., Nassrat H.M. // Enzyme Microb. Technol. 2012, V.51, P.200-210[14] Revtovich S.V., Morozova Е.А., Anufrieva N.V., Kotlov M.I., Belyi Y.F., Demidkina T.V. // Dokl. Biochem. Biophys. 2012, V.445, P.187-193[15] Studier F.W. // ProteinExpr. Purif. 2005, V.41, P.207-234[16] Manukhov I.V., Mamaeva D.V., Morozova E.A., Rastorguev S.M., Faleev N.G., Demidkina T.V., Zavilgelsky G.B. // Biochemistry (Mosc). 2006, V.71, P.454-463[17] Morozova E.A., Bazhulina N.P., Anufrieva N.V., Mamaeva D.V., Tkachev Y.V., Streltsov S.A., Timofeev V.P., Faleev N.G., Demidkina T.V. // Biochemistry (Mosc). 201, V.75, P.1435-1445[18] Laemmli U.K. // Nature 1970, V.227, P.680-685[19] Meyer T.S., Lamberts B.L. // Biochim. Biophys. Acta . 1965, V.107, P.144-145[20] Towbin H., Staehelin T., Gordon J. // Proc.Natl.Acad.Sci. USA. 1979, V.76, P.4350-4354[21] Mossman T. // J. Immunol. Methods. 1983, V.65, P.55-63[22] Xu W., Zhang X., Qian H., Zhu W., Sun X., Hu J., Zhou H., Chen Y. // Exp.Biol.Med. 2004, V.229, P.623-631[23] Tan Y., Xu M., Hoffman R.M. // Anticancer Res. 2010, V.30, P.141-1046[24] Kudou D., Misaki S., Yamashita M., Tamura T., Esaki N., Inagaki K. // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2008, V.72, P.1722-1730[25] Nakayama T., Esaki N., Sugie K., Berezov T.T., Tanaka H., Soda K. // Anal. Biochem. 1884, V.138, P.421-424[26] Mamaeva D.V., Morozova E.A., Nikulin A.D., Revtovich S.V., Nikonov S.V., Garber M.B., Demidkina T.V. // Acta Cryst. 2005, V.61, P.546-549[27] Chant A., Kraemer-Pecore C.M., Watkin R., Kneale G.G. // Protein Expr. Purif. 2005, V.39, P.152-159[28] Wu J., Filutowicz M. // Acta Biochem. Pol. 1999, V.46, P.591-599[29] Esteban-Torres M., Alvarez Y., Acebrón I., de las Rivas B., Muñoz R., Kohring G.W., Roa A.M., Sobrino M., Mancheño J.M. // FEBS Lett. 2012, V.586, P.3127-3133[30] Pokrovskaya M.V., Aleksandrova S.S., Pokrovsky V.S., Omeljanjuk N.M., Borisova A.A., Anisimova N.Yu., Sokolov N.N. // Protein Expr. Purif. 2012, V.82, P.150-154[31] Sokolov N.N., Zanin V.A., Aleksandrova S.S. // Aspects of medicinal chemistry // Vopr. Med. Khim. 2000, V.46, P.531-548[32] Krasotkina Y.V., Gladilina Y.A., Borisova А.А., Gervaziev Y.V., Abakumova О.Y., Zanin V.А., Sokolov N.N. // Aspects of biological, medical and pharmaceutical chemistry // Vopr. Biol. Med. Pharm. Chem. 2008, №3, P.18-21