БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЛУЧЕНИЯ РЕКОМБИНАНТНОЙ ФОРМЫ ЛАКТОФЕРРИНА
Ключевые слова:
лактоферрин, трансферрины, рекомбинантный белок, антипатогенная активность, железосвязывающая активность, иммуномодуляция, врожденные иммунитет, биосинтезАннотация
Статья посвящена комплексному анализу биологических и функциональных свойств лактоферрина – многофункционального железосвязывающего гликопротеина из семейства трансферринов, который играет фундаментальную роль в модуляции механизмов врожденного иммунитета человека. В работе подробно исследуются молекулярные механизмы его специфической активности: антибактериальное, противовирусное и антимикотическое действие, а также выраженная противовоспалительная эффективность. Эти свойства успешно реализуются как через прямое высвобождение ионов железа Fe3+, необходимых для метаболизма и жизнедеятельности патогенов, так и через непосредственное взаимодействие с клеточными мембранами и рецепторами хозяина, что способствует эффективной регуляции системного иммунного ответа и цитокинового профиля. Было дано обоснование актуальности технологического перехода от трудоемкого процесса экстракции нативного белка из природного животного сырья к современным высокотехнологичным методам биосинтеза его рекомбинантных аналогов. Несмотря на естественную высокую концентрацию лактоферрина в молоке млекопитающих, традиционные методы выделения сопряжены с рисками контаминации продукта гормонами, аллергенами и скрытыми патогенами, а также характеризуются чрезмерно высокой себестоимостью процедур многоэтапной очистки. В рамках представлен-ного исследования предложена и детально описана оптимизированная биотехнологическая модель получения рекомбинантного гомолога лактоферрина. На основании проведенного сравнительного анализа различных доступных экспрессионных систем автором подобраны наиболее перспективные платформы и штаммы-продуценты, обеспечивающие не только высокий выход целевого белка, но и гарантированное сохранение его правильной нативной конформации и полной биологической ценности. Полученные результаты имеют высокую практическую значимость и могут быть непосредственно использованы при разработке масштабируемых, экономически выгодных и безопасных технологий промышленного производства высокочистых терапевтических биопрепаратов, крайне востребованных в современной фармакологии, клинической диетологии и функциональной пищевой промышленности.Библиографические ссылки
Sanchez L., Calvo M., Brock J.H. Biological role of lactoferrin. Archives of Disease in Child-hood, 1992, vol. 67, no. 5, pp. 657–661. 2. Sokolov A.V., Ivanov V.A., Kostevich V.A., Gorbunov N.P., Voynova I.V., Vasilyev V.B., Gusev S.A., Panasenko O.M. Ability of lactoferrin to inhibit oxidative/halogenative stress and improve wound healing in rats with experimental hyperglycemia. Medical academic journal, 2024, vol. 24, no. 4, pp. 74–83. DOI: 10.17816/MAJ636130
González-Chávez S.A., Arévalo-Gallegos S., Rascón-Cruz Q. Lactoferrin: structure, function and applications. International Journal of Antimicrobial Agents, 2009, vol. 33, iss. 4, pp. 301.e1–301.e8. DOI: 10.1016/j.ijantimicag.2008.07.020 4. Arzumanian V.G., Kolyganova T.I., Svitich O.A., Samoylikov P.V., Konanykhina S.Y., Zaytseva T.A., Zverev V.V. An impact of lactoferrin, serum albumin and secretory immunoglobulin A in actimicrobial activity of breast milk whey. Russian Journal of Infection and Immunity, 2022, vol. 12, no. 3, pp. 519–526. DOI: 10.15789/2220-7619-GPO-1759. 5. Crago S.S., Prince S.J., Pretlow T.G., McGhee J.R., & Mestecky J. Human colostral cells. I. Sepa-ration and characterization. Clinical and Experimental Immunology, 1979, vol. 38(3), pp. 585–592.
Anand N. (2024) Antiparasitic activity of the iron-containing milk protein lactoferrin and its potential derivatives against human intestinal and blood parasites. Front. Parasitol. 2024, vol. 2, art. no. 1330398. DOI: 10.3389/fpara.2023.1330398
Baker E.N., Baker H.M. Molecular structure, binding properties and dynamics of lactoferrin. Cellular and Molecular Life Sciences, 2005, vol. 62, no. 22, pp. 2531–2539. DOI: 10.1007/s00018-005-5368-9
Gruden Š., Poklar Ulrih N. Diverse Mechanisms of Antimicrobial Activities of Lactoferrins, Lactoferricins, andOther Lactoferrin-Derived Peptides. Int. J. Mol. Sci., 2021, vol. 22, art. no. 11264. DOI: 10.3390/ ijms222011264 9. Tanaka T., Omata Y., Saito A., Shimazaki K., Igarashi I., Suzuki N. Growth inhibitory effects of bovine lactoferrin to Toxoplasma gondii parasites in murine somatic cells. J Vet Med Sci., 1996, vol. 58(1), pp. 61–65. DOI: 10.1292/jvms.58.61. 10. Wakabayashi H., Uchida K., Yamauchi K., Teraguchi S., Hayasawa H., Yamaguchi H. Lactoferrin given in food facilitates dermatophytosis cure in guinea pig models. J Antimicrob Chemother, 2000, vol. 46(4), pp. 595–602. DOI: 10.1093/jac/46.4.595. 11. Cutone A., Rosa L., Ianiro G., Lepanto M.S., Bonaccorsi di Patti M.C., Valenti P., Musci G. Lactoferrin's Anti-Cancer Properties: Safety, Selectivity, and Wide Range of Action. Biomolecules, 2020, vol. 10(3), art. no. 456. DOI: 10.3390/biom10030456. 12. Legrand D., Elass E., Carpentier M., Mazurier J. Lactoferrin: a modulator of immune and in-flammatory responses. Cell Mol Life Sci., 2005, vol. 62(22), pp. 2549–2559. DOI: 10.1007/s00018-005-5370-2. 13. Paesano R., Berlutti F., Pietropaoli M., Goolsbee W., Pacifici E., Valenti P. Lactoferrin effica-cy versus ferrous sulfate in curing iron disorders in pregnant and non-pregnant women. Int J Immunopathol Pharmacol., 2010, vol. 23(2), pp. 577–587. DOI: 10.1177/039463201002300220. 14. Cheng Y., Zak O., Aisen P., Harrison S.C., Walz T. Structure of the human transferrin recep-tor-transferrin complex. Cell, 2004, vol. 116(4), pp. 565–576. DOI: 10.1016/s0092-8674(04)00130-8.
Steere A.N., et al. The transferrin cycle: molecular mechanisms of iron uptake and release. Progress in Molecular Biology and Translational Science, 2012, vol. 110, pp. 103–157.
Baker E. N. New perspectives on the structure and function of transferrins / E.N. Baker, P.F. Lindley // Journal of Inorganic Biochemistry. 1992. Vol. 47, № 3-4. P. 147–160. DOI: 10.1016/0162-0134(92)84061-Q 17. Bobreneva I.V., Rokhlova M.V. Lactoferrin: properties and application. A review. Theory and practice of meat processing, 2021, vol. 6(2), pp. 128–134. DOI: 10.21323/2414-438X-2021-6-2-128-134 18. Jańczuk A., Brodziak A., Czernecki T., Król J. Lactoferrin-The Health-Promoting Properties and Contemporary Application with Genetic Aspects. Foods, 2022, vol. 12(1), art. no. 70. DOI: 10.3390/foods12010070.
