Влияние рH на извлечение белков из поджелудочной железы Sus scrofa
https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-4-539-546
Аннотация
Поджелудочная железа (ПЖ) свиней содержит множество ферментов, структурных, регуляторных, секреторных, рецепторных и других биологически активных веществ, обеспечивающих как функционирование органа, так и его биологическую роль в организме. Целью настоящей работы было изучение влияния изменения pH в 0,9%-м растворе хлорида натрия, использующегося в качестве экстрагента, на эффективность извлечения биологически активных веществ белковой природы из поджелудочной железы свиней. Экстракцию проводили 0,9% NaCl, 0,9% NaCl pH≤4 и 0,9% NaCl, pH=8,5 со скоростью перемешивания 400 об/мин в течение 150 мин при 4 ºС, соотношение ПЖ: экстрагент 1:5, супернатант отделяли центрифугированием. Концентрация белка была измерена биуретовой реакцией на полуавтоматическом биохимическом анализаторе Biochem SA. Протеомный состав экстрактов и нативной поджелудочной железы оценивали методом одномерного электрофореза по Лэммли в 10% полиакриламидном геле в камере VE-10. Полные цифровые изображения электрофореграмм получали с помощью сканера Bio-5000 Plus, затем их редактировали в графическом редакторе и анализировали с помощью программного обеспечения ImageJ. При определении интенсивности белковых фракций отмечалось, что применение 0,9% NaCl способствовало большему выходу в экстрагент белков с молекулярными массами (Мм) 200 кДа, 150 кДа, 69 кДа, 52 кДа и 33 кДа, смещение рН в кислую область стимулировало выход фракций с молекулярными массами 130 кДа, 50 кДа, 49 кДа, 45 кДа, 40 кДа, 30 кДа и 27 кДа, а в щелочную — только 47 кДа и 42 кДа. Большинство протеолитических ферментов ПЖ имеет молекулярную массу в диапазоне 34–23 кДа, за исключением незрелой формы карбоксипептидаз с Мм 45–47 кДа, на полученных электрофореграммах наибольшая интенсивность белковых полос выражена в области с Мм менее 33 кДа. Также отмечалось присутствие интенсивных белковых фракций в области молекулярных масс менее 50–52 кДа и 40 кДа, что может соответствовать таким энзимам, как панкреатическая липаза и фосфолипаза А2, и наличие белковых фракций с Мм выше 130 кДа, соответствующих различным типам и изоформам коллагена и ламинина. Кроме того, такие процессы, как белковая агрегация и протеолиз также могут оказывать влияние на молекулярно-массовое распределение белковых фракций.
Ключевые слова
Об авторах
Е. К. ПолищукРоссия
Полищук Екатерина Константиновна — младший научный сотрудник, Экспериментальная клиника-лаборатория биологически активных веществ животного происхождения
109316, Москва, ул. Талалихина, 26 Teл.: +7–495–676–95–11 (доб. 129)
М. А. Арюзина
Россия
Арюзина Марина Александровна — старший лаборант, Экспериментальная клиника-лаборатория биологически активных веществ животного происхождения
109316, Москва, ул. Талалихина, 26 Тел.: +7–495–676–95–11 (доб. 128)
М. Е. Спирина
Россия
Спирина Мария Евгеньевна — старший лаборант, Экспериментальная клиника-лаборатория биологически активных веществ животного происхождения
109316, Москва, ул. Талалихина, 26 Тел.: +7–495–676–95–11 (доб. 207)
Е. А. Котенкова
Россия
Котенкова Елена Александровна — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Экспериментальная клиника-лаборатория биологически активных веществ животного происхождения
109316, Москва, ул. Талалихина, 26 Тел.: +7–495–676–92–11 (доб. 129)
Список литературы
1. A-Kader, H. H., Ghishan, F. K. (2012). The Pancreas. Chapter in a book: Textbook of Clinical Pediatrics: Springer Berlin Heidelberg. 2012. https://doi.org/10.1007/978-3-642-02202-9_198
2. Mastracci, T. L., Sussel, L. (2012). The endocrine pancreas: Insights into development, differentiation, and diabetes. Wiley Interdisciplinary Reviews: Developmental Biology, 1(5), 609–628. https://doi.org/10.1002/wdev.44
3. Pandiri, A. R. (2014). Overview of exocrine pancreatic pathobiology. Toxicologic Pathology, 42(1), 207–216. https://doi.org/10.1177/0192623313509907
4. Karpińska, M., Czauderna, M. (2022). Pancreas — Its functions, disorders, and physiological impact on the mammals’ organism. Frontiers in Physiology, 13, Article 807632. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.807632
5. Chen, X. (2021). Protein Composition and Biogenesis of the Pancreatic Zymogen Granules. Pancreapedia: Exocrine Pancreas Knowledge Base. Retrieved from https://www.pancreapedia.org/reviews/protein-composition-and-biogenesisof-pancreatic-zymogen-granules. Accessed August 20, 2023.
6. Ladisch, M. R., Kohlmann, K. L. (1992). Recombinant human insulin. Biotechnology Progress, 8(6), 469–478. https://doi.org/10.1021/bp00018a001
7. Василевская, Е. Р., Арюзина, М. А., Ветрова, Е.С. (2021). Водно-солевая экстракция как метод получения смеси биологически активных соединений белковой природы из поджелудочной железы свиньи. Пищевые системы, 4(2), 97–105. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2020-4-2-97-105
8. Siew, Y. Y., Zhang, W. (2021). Downstream processing of recombinant human insulin and its analogues production from E. coli inclusion bodies. Bioresources and Bioprocessing, 8(1), Article 65. https://doi.org/10.1186/s40643-021-00419-w
9. Ahn, J. Y., Kim, I. Y., Oh, S. J., Hwang, H. S., Yi, S. S., Kim, Y. N. et al. (2014). Proteomic analysis of domestic pig pancreas during development using two-dimensional electrophoresis and matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry. Laboratory Animal Research, 30(2), 45–53. https://doi.org/10.5625/lar.2014.30.2.45
10. Lambré, C., Barat Baviera, J. M., Bolognesi, C., Cocconcelli, P.S., Crebelli, R., Gott, D. M. et al. (2021). Safety evaluation of food enzyme trypsin from porcine pancreas. EFSA Journal, 19(6), Article e06637. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2021.6637
11. Silano, V., Barat Baviera, J. M., Bolognesi, C., Cocconcelli, P. S., Crebelli, R., Gott, D. M. et al. (2021). Safety evaluation of a food enzyme containing trypsin and chymotrypsin from porcine pancreas. EFSA Journal, 19(1), Article e06369. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2021.6369
12. Silano, V., Barat Baviera, J. M., Bolognesi, C., Cocconcelli, P. S., Crebelli, R., Gott, D. M. et al. (2021). Safety evaluation of a food enzyme containing trypsin, chymotrypsin, elastase and carboxypeptidase from porcine pancreas. EFSA Journal, 19(1), Article e06368. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2021.6368
13. Hu, M., Bi, H., Moffat, D., Blystone, M., DeCostanza, L., Alayi, T. et al. (2021). Proteomic and bioinformatic analysis of decellularized pancreatic extracellular matrices. Molecules, 26(21), Article 6740. https://doi.org/10.3390/molecules26216740
14. Kotenkova, E. A., Polishchuk, E. K. (2022). Technological approaches to the extraction and purification by ultrafiltration techniques of target protein molecules from animal tissues: a review. Theory and Practice of Meat Processing, 7(2), 76–82. https://doi.org/10.21323/2414-438X-2022-7-2-76-82
15. Yasothai, R., Giriprasad, R. (2015). Acid/Alkaline solublization method of processing protein. International Journal of Science, Environment and Technology, 4(1), 96–100.
16. Hani, F. M., Cole, A. E., Altman, E. (2019). The ability of salts to stabilize proteins in vivo or intracellularly correlates with the Hofmeister series of ions. International Journal of Biochemistry and Molecular Biology, 10(3), 23–31.
17. Lebendiker, M., Danieli, T. (2014). Production of prone-to-aggregate proteins. FEBS Letters, 588(2), 236–246. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2013.10.044
18. Blum, H., Beier, H., Gross, H. J. (1987). Improved silver staining of plant proteins, RNA and DNA in polyacrylamide gels. Electrophoresis, 8(2), 93–99. https://doi.org/10.1002/elps.1150080203
19. P00761 · TRYP_PIG (Trypsin). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/P00761/entry#function. Accessed August 21, 2023.
20. A0A4X1V2S2 · A0A4X1V2S2_PIG (Trypsinogen). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A4X1V2S2/entry. Accessed August 21, 2023.
21. Zamani, A., Rezai, M., Madani, R. (2013). A comparative study on some kinetic and biochemical properties of trypsin enzyme from Common Kilka (Clupeonella cultriventris caspia) and Porcine. Journal of Fisheries, 66(2), 145–158.
22. Deng, Y., Gruppen, H., Wierenga, P. A. (2018). Comparison of protein hydrolysis catalyzed by bovine, porcine, and human trypsins. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(16), 4219–4232. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b00679
23. G1ARD6 · G1ARD6_PIG (Chymotrypsin C). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/G1ARD6/entry. Accessed August 21, 2023.
24. A0A480M2A7 · A0A480M2A7_PIG (Chymotrypsinogen B2). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A480M2A7/entry. Accessed August 21, 2023.
25. A0A480INX1 · A0A480INX1_PIG (Chymotrypsinogen B2). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A480INX1/entry. Accessed August 21, 2023.
26. Johnson, K. D., Marshall, S., Clark, A. (2005). A functional comparison of ovine and porcine chymotrypsins. New Zealand Journal of Agricultural Research, 48(3), 311–319. https://doi.org/10.1080/00288233.2005.9513661
27. Hudáky, P., Kaslik, G., Venekei, I., Gráf, L. (1999). The differential specificity of chymotrypsin A and B is determined by amino acid 226. European Journal of Biochemistry, 259(1–2), 528–533. https://doi.org/10.1046/j.1432-1327.1999.00075.x
28. Горшков, А. В., Придатченко, М. Л., Перлова, Т. Ю., Тарасова, И. А., Горшков, М. В., Евреинов, В. В. (2016). О применимости концепции критической хроматографии к задачам протеомики. I. Влияние природы неподвижной фазы и размеров хроматографической колонки на зависимость времени удерживания пептидов и белков от последовательности аминокислотных остатков в цепи. Журнал аналитической химии, 71(1), 113–128. https://doi.org/10.7868/S0044450216010059
29. P09954 · CBPA1_PIG (Carboxypeptidase A1). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/P09954/entry. Accessed August 21, 2023.
30. P09955 · CBPB1_PIG (Carboxypeptidase B). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/P09955/entry. Accessed August 21, 2023.
31. Koide, A., Yoshizawa, M., Kurachi, K. (1981). Crystallization and Properties of Carboxypeptidase A γ from Porcine Pancreas. European Journal of Biochemistry, 117(2), 383–388. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1981.tb06349.x
32. Südi, P., Dala, E., Szajáni, B. (1989). Preparation, characterization, and application of a novel immobilized carboxypeptidase B. Applied Biochemistry and Biotechnology, 22(1), 31–43. https://doi.org/10.1007/BF02922695
33. Carboxypeptidase B from porcine pancreas. MERCK. Retrieved from https://www.sigmaaldrich.com/RU/en/product/sigma/c9584. Accessed August 21, 2023.
34. P00772 · CELA1_PIG (Chymotrypsin-like elastase family member 1). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/P00772/entry. Accessed August 21, 2023.
35. Ardelt, W. (1974). Partial purification and properties of porcine pancreatic elastase II. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Enzymology, 341(2), 318–326. https://doi.org/10.1016/0005-2744(74)90224-1
36. Sundberg, L., Kristiansen, T. (1972). Chemical fixation of elastase to agarose. FEBS Letters, 22(2), 175–177. https://doi.org/10.1016/0014-5793(72)80037-1
37. Elastase, Porcine Pancreas, High Purity, Crystallized. MERCK. Retrieved from https://www.sigmaaldrich.com/RU/en/product/mm/324682. Accessed August 21, 2023.
38. Полищук, Е. К., Котенкова, Е. А., Ковалев, Л. И. (2023). Методологические подходы к извлечению веществ с антимикробной направленностью действия из сырья животного происхождения. Все о мясе, 3, 70–76. https://doi.org/10.21323/2071-2499-2023-3-70-76
39. Kotenkova, E., Lukinova, E., Kovalyov, L. (2018). Bovine mucous membranes as a source of antimicrobial compounds. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 12(1), 667–672. https://doi.org/10.5219/976
40. Szczesna, K. (2019). Why Does the Molecular Weight of My Protein Differ from the Theoretically Expected Weight? Technology Networks — Proteomics & Metabolomics. Retrieved from https://www.technologynetworks.com/proteomics/articles/why-does-the-molecular-weight-of-my-protein-differ-from-the-theoretically-expected-weight-322079. Accessed August 21, 2023.
41. van den Berg, B., Tessari, M., Boelens, R., Dijkman, R., Kaptein, R., de Haas, G.H. et al. (1995). Solution structure of porcine pancreatic phospholipase A2 complexed with micelles and a competitive inhibitor. Journal of Biomolecular NMR, 5(2), 110–121. https://doi.org/10.1007/BF00208802
42. P19619 · ANXA1_PIG (Annexin A1). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/P19619/entry#sequences. Accessed August 21, 2023.
43. Gonçalves, G. R. F., Gandolfi, O. R. R., Brito, M. J. P., Bonomo, R. C. F., da Costa Ilhéu Fontan, R., Veloso, C. M. (2021). Immobilization of porcine pancreatic lipase on activated carbon by adsorption and covalent bonding and its application in the synthesis of butyl butyrate. Process Biochemistry, 111(2), 114–123. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2021.10.027
44. Sun, L., Qin, T., Liu, Y., Zhao, H., Xia, X., Lei, X. (2018). Cloning, expression, and characterization of a porcine pancreatic α-amylase in Pichia pastoris. Animal Nutrition, 4(2), 234–240. https://doi.org/10.1016/j.aninu.2017.11.004
45. Morisset, J., Wong, H., Walsh, J.H., Lainé, J., Bourassa, J. (2000). Pancreatic CCKB receptors: Their potential roles in somatostatin release and δ-cell proliferation. American Journal of PhysiologyGastrointestinal and Liver Physiology, 279(1), G148–G156. https://doi.org/10.1152/ajpgi.2000.279.1.G148
46. D7EZN2 · LIPR2_PIG (Pancreatic lipase-related protein 2). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/D7EZN2/entry#sequences. Accessed August 21, 2023.
47. P00591 · LIPP_PIG (Pancreatic triacylglycerol lipase). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/P00591/entry#sequences. Accessed August 21, 2023.
48. A0A287AWV5 · A0A287AWV5_PIG (Laminin subunit beta-2). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A287AWV5/entry#sequences. Accessed August 21, 2023.
49. F1RZM4 · F1RZM4_PIG (Laminin subunit alpha 4). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/F1RZM4/entry#sequences. Accessed August 21, 2023.
50. Vigier, S., Gagnon, H., Bourgade, K., Klarskov, K., Fülöp, T., Vermette, P. (2017). Composition and organization of the pancreatic extracellular matrix by combined methods of immunohistochemistry, proteomics and scanning electron microscopy. Current Research in Translational Medicine, 65(1), 31–39. https://doi.org/10.1016/j.retram.2016.10.001
51. Hilling, D., Rijkelijkhuizen, J. K. R. A., Töns, H. A. M., Terpstra, O. T., Bouwman, E. (2009). Amount and distribution of collagen in the pancreas have no effect on porcine islet isolation outcome. Transplantation Proceedings, 41(1), 326–327. https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2008.10.065
52. Sackett, S. D., Tremmel, D. M., Ma, F., Feeney, A. K., Maguire, R. M., Brown, M. E. et al. (2018). Extracellular matrix scaffold and hydrogel derived from decellularized and delipidized human pancreas. Scientific Reports, 8(1), Article 10452. https://doi.org/10.1038/s41598-018-28857-1
53. Meyer, T., Czub, S., Chodnewska, I., Beutner, U., Hamelmann, W., Klöck, G. et al. (1997). Expression pattern of extracellular matrix proteins in the pancreas of various domestic pig breeds, the Goettingen Minipig and the Wild Boar. Annals of Transplantation, 2(3), 17–26.
54. A0A287A1S6 · A0A287A1S6_PIG (Collagen alpha-1(I) chain preproprotein). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A287A1S6/entry#sequences. Accessed August 21, 2023.
55. A0A8D0ILD8 · A0A8D0ILD8_PIG (Collagen type III alpha 1 chain). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A8D0ILD8/entry#sequences.Accessed August 21, 2023.
56. F1SNP0 · F1SNP0_PIG (Collagen type IV alpha 3 chain). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/F1SNP0/entry. Accessed August 21, 2023.
57. A0A8D0IML7 · A0A8D0IML7_PIG (Collagen type IV alpha 5 chain). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A8D0IML7/entry. Accessed August 21, 2023.
58. A0A286ZXV9 · A0A286ZXV9_PIG (Collagen type IV alpha 4 chain). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A286ZXV9/entry. Accessed August 21, 2023.
59. F1S021 · F1S021_PIG (Collagen type V alpha 1 chain). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/F1S021/entry. Accessed August 21, 2023.
60. A0A8D0XNT6 · A0A8D0XNT6_PIG (Collagen type V alpha 2 chain). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A8D0XNT6/entry. Accessed August 21, 2023.
61. F1S3G7 · F1S3G7_PIG (Collagen type V alpha 3 chain). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/F1S3G7/entry. Accessed August 21, 2023.
62. A0A8D0XY85 · A0A8D0XY85_PIG (Collagen type VI alpha 3 chain). UniProt. Retrieved from https://www.uniprot.org/uniprotkb/A0A8D0XY85/entry. Accessed August 21, 2023.
63. Fedulova, L., Vasilevskaya, E., Tikhonova, O., Kazieva, L., Tolmacheva, G., Makarenko, A. (2022). Proteomic markers in the muscles and brain of pigs recovered from hemorrhagic stroke. Genes, 13(12), Article 2204. https://doi.org/10.3390/genes13122204
64. Zgoda, V. G., Moshkovskii, S.A., Ponomarenko, E. A., Andreewski, T. V., Kopylov, A. T., Tikhonova, O. V. et al. (2009). Proteomics of mouse liver microsomes: Performance of different protein separation workflows for LC–MS/MS. Proteomics, 9(16), 4102–4105. https://doi.org/10.1002/pmic.200900050
65. Чернуха И. М., Федулова Л. В., Котенкова Е. А., Шишкин С. С., Ковалев Л. И. (2016). Влияние автолиза на протеомно-пептидный профиль сердечной мышцы и аорты Bos taurus и Sus scrofa. Теория и практика переработки мяса, 1(2), 4–9. https://doi.org/10.21323/2414-438X-2016-1-2-4-9
66. Shimizu, M., Hayashi, T., Saitoh, Y., Ohta, K., Itoh, H. (1990). Postmortem Autolysis in the Pancreas: Multivariate statistical study. The influence of clinicopathological conditions. Pancreas, 5(1), 91–94. https://doi.org/10.1097/00006676-199001000‑00013
67. Siriwardana, R. C., Deen, K. I., Hevawesenthi, J. (2010). Postmortem sampling of the pancreas for histological examination: What is the optimum cut-off time? JOP: Journal of the Pancreas, 11(1), 87–88.
68. Granlund, L., Hedin, A., Wahlhütter, M., Seiron, P., Korsgren, O., Skog, O. et al. (2021). Histological and transcriptional characterization of the pancreatic acinar tissue in type 1 diabetes. BMJ Open Diabetes Research and Care, 9(1), Article e002076. https://doi.org/10.1136/bmjdrc-2020-002076
69. Gill, J. R. (2016). Pancreatitis: A forensic perspective. Academic Forensic Pathology, 6(2), 237–248. https://doi.org/10.23907/2016.025
Рецензия
Для цитирования:
Полищук Е.К., Арюзина М.А., Спирина М.Е., Котенкова Е.А. Влияние рH на извлечение белков из поджелудочной железы Sus scrofa. Пищевые системы. 2023;6(4):539-546. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-4-539-546
For citation:
Polishchuk E.K., Aryzina M.A., Spirina M.E., Kotenkova E.A. Influence of pH on protein extraction from Sus scrofa pancreas. Food systems. 2023;6(4):539-546. (In Russ.) https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-4-539-546