ГБОУ школа № 000, г. Санкт-Петербург
ГЕМОЦИТЫ ЛИЧИНКИ СИНЕЙ МЯСНОЙ МУХИ CALLIPHORA VICINA КАК ПРОДУЦЕНТЫ ПЕПТИДНЫХ АНТИБИОТИКОВ
Руководители:
педагог дополнительного образования ГБОУ лицея № 000 «ЦЭО»
, учитель химии ГБОУ школа № 000
Научный руководитель:
младший научный сотрудник лаборатории кафедры энтомологии Биолого-почвенного факультета СПбГУ
В наше время большинство инфекционных заболеваний лечатся с помощью антибиотиков, веществ микробного, животного или растительного происхождения, способных подавлять рост определённых микроорганизмов или вызывать их гибель.
Вид препаратов, без которых немыслима современная медицина, был открыт еще в 1928 году Александром Флемингом. Ученым был проведён эксперимент, в ходе которого было обнаружено вещество, названное пенициллином. В ходе научного опыта Флеминг наблюдал взаимодействие обыкновенной плесени Penicillium и болезнетворных бактерий. Пенициллин стал первым антибиотиком.
Однако существует проблема, в ряде случаев для лечения инфекционных заболеваний одного антибиотика недостаточно. Дело в том, что появились бактерии, устойчивые (резистентные) к действию антимикробных препаратов. В настоящее время резистентность микроорганизмов зарегистрирована в отношении антибиотиков, которые применяются для лечения большинства инфекций и даже к новым классам препаратов, используемых для лечения СПИДа. Вот почему большое количество научных докладов и выступлений в наше время посвящается этой важнейшей проблеме современной медицины – устойчивости микробов к антибиотикам.
На фоне актуальности вышеизложенной проблемы наше внимание привлекли антимикробные пептиды Calliphora vicina. Причина в том, что комплекс пептидных антибиотиков синей мясной мухи обладает уникальной способностью блокировать развитие лекарственной устойчивости, и это выгодно отличает его от большинства современных антибиотических препаратов.
Они являются центральным звеном системного гуморального иммунитета у насекомых. К этой группе относятся, главным образом, низкомолекулярные (от 500 до 10 000 Да) катионные соединения белковой природы с выраженными бактерицидными и (или) фунгицидными свойствами.
Синтез антимикробных пептидов носит, преимущественно, индуцибельный характер: низкая в норме концентрация пептидных антибиотиков в гемолимфе существенно возрастает при травме. Поверхностные структуры патогена служат мощным триггером иммунного ответа: сигнал о заражении передается на иммунокомпетентные клетки и запускает в них экспрессию антимикробных генов.
Антимикробные пептиды разделяются на группы, которые активны в отношении бактерий и грибков, а также – в отношении клеток простейших и опухолевых клеток.
Гипотеза: Предполагаем, что гемоциты личинки синей мясной мухи содержат антимикробные пептиды, которые могут служить прототипом лекарства для лечения бактериальных инфекций человека
Цель: Оценка способности гемоцитов запасать антимикробные пептиды.
Задачи:1. Доказать способность гемоцитов к запасанию веществ, обладающих выраженной антимикробной активностью.
2.Детектировать массы антимикробных пептидов гомогенате гемоцитов
Материалы:
1)Ацетонитрил – органический растворитель (растворы CH3CN 50% и CH3CN 100%)
2)Шприц «Жане»-способ создания давления
3)0,05% CF3COOH
4)Хроматограф
5)Личинки Calliphora Vicina (природная популяция)
Методы
1)Хроматография жидкостная высокого и низкого давления
2)Масс-спектрометрия
Последовательность действий
1)Выделение гемолимфы
2)Центрифугирование с целью отделения гемоцитов
3)Отделение клеток от плазмы
4)Разрушение клеток с помощью уксусной кислоты
5)Разрушение клеток механическим путём с помощью ручного
гомогенизатора)
6)Центрифугирование с целью отделения остатков разрушенных клеток
7) Хроматография низкого давления (твердофазная экстракция)
8)Хроматография высокого давления (высокоэффективная жидкостная
хроматография)
9)Масс-спектрометрия (детектирование масс антимикробных пептидов)
Результаты: По результатам проведённых работ была подтверждена гипотеза, определено, что в большем количестве гемоциты содержит Р-пептидов.
Выводы
1Гемооциты содержат вещества с выраженной антимикробной активностью.
2.Антибактериальные свойства экстракта гемоцитов обусловлены антимикробными пептидами.
3.Антимикробные пептиды присутствуют в личинке не только на стадии иммунного ответа, но и в нормальных условиях.
4.Литературные данные, описывающее терапевтические свойства антимикробных пептидов позволяют в перспективе выделять их из гемоцитов и использовать в качестве антимикробных антибиотиков.
Литература
1. Книги одного автора:
Ashida M. Activation of prophenoloxidase. Release of a peptide from prephenoloxidase by the activating enzyme - J. Bioch. mun. 1974. Vol.57, p.1089-1095.
Lerch K. Protein and active-site structure of tyrosinase. In: Advances in Pigment Cell Research (Bangara J. T., ed) Alan R Liss, New York. 1988. P. 85—98.
Ohnishi E. Tyrosinase in Drosophila virilis // Annot. Zool. Jap. 1954. Vol. 37. P. 33—39.
Pathak, J. P. N. Cell mediated defense reactions in Insects (Ed. Pathak, J. P.N.) // Insect Immunity, Oxford and IBH Publishing Co. Pvt. Ltd. 1993. P. 47—58.
Pryor, M. G. M. Tanning of blowfly puparia // Nature. 1955. Vol. 175. P. 600.
2. Книги двух или трех авторов:
Ashida M., Brey P. T. Recent advances in research on the insect prophenoloxidase cascade. In: Brey PT, Hultmark D, editors. Molecular mechanism of immune responses in insects. London: Chapman and Hall. 1997. P. 135—172.
Haraet T., Miyoshi T., Tsukamoto parative studies on larval and pupal phenoloxidase of the housefly, Musca domestica L. - Comp. Biochem. Physiol. 1993. Vol. 106B, N.2, p.287-292.
Onishi E., Dohke K., Ashida M. Activation of prephenoloxidase. II. Activation by alpha-chymotrypsin // Arch Biochem Biophys. 1970. Vol. 139. No. 1. P. 143—148
Pau R. N., Kelly C. The hydroxylation of tyrosine by an enzyme from third-instar larvae of the blowfly Calliphora erythrocephala // Biochem J. 1975. Vol. 147. No. 3. P. 565—573
Schweiger A., Karlson P. Zum Tyrosinstoffwechsel der Insekten. Die aktivierung der Prophenoloxidase und Aktivatorenzym // Z. Physiol. Chem. 1962. Bd 329. S. 210—221.
Sцderhдll, K., Cerenius, L. Role of the prophenoloxidase-activating system in invertebrate immunity // Curr. Opin. Immunol. 1998. Vol. 10. P. 23—28.
, , Дубовский активированных кислородных метаболитов при формировании иммунного ответа у членистоногих // Труды Золл. ин-та РАН. 2009. Т. 313. № 3. С. 297—307.
3. Книги четырех и более авторов:
Feng C., Huang J., Song Q., Stanley D., Lь W., Zhang Y., Huang Y. Parasitization by Macrocentrus cingulum (Hymenoptera: Braconidae) influences expression of prophenoloxidase in Asian corn borer Ostrinia furnacalis // Arch. Insect Biochem. Physiol. 2011. Vol. 77. No. 3. P. 99—117.
