Взаимодействие рекомбинантного лактоферрина человека и вируса SARS-CoV-2 с белковым конъюгатом гепарина

Преимущества комплекса рекомбинантного лактоферрина человека (рчЛФ) с ионами европия использованы для установления количественных параметров специфического взаимодействия рчЛФ с иммобилизованным белковым конъюгатом гепарина как моделью гепарансульфат протеогликанов клеток. Продукт присоединения гепарина к инертному белку синтезирован в реакции восстановительного аминирования и адсорбирован посредством белковой части в лунках полистирольного микропланшета. Полученный из нативного рчЛФ комплекс рчЛФ–Eu3+ содержит 0,8 моль иона лантанида на моль белка (степень насыщения 40 %). Равновесие в гетерофазной системе связывания устанавливается в течение 1 мин при комнатной температуре, и рассчитанная константа ассоциации комплекса рчЛФ−гепарин составляет 2,1 ‧ 107 М–1. Обратимый и насыщаемый характер связывания с гепарином рчЛФ, меченного по активному центру Eu3+, подтвержден переходом рчЛФ–Eu3+ в жидкую фазу при внесении в систему 1000-кратного мольного избытка немеченного рчЛФ. Выявлен основанный на сродстве рчЛФ к гликозаминогликану блокирующий эффект этого белка на связывание вируса SARS-CoV-2 с иммобилизованным гепаринбелковым конъюгатом, имитирующим протеогликан на поверхности клетки-хозяина. Предварительная обработка адсорбированного конъюгата раствором рчЛФ (10 мкг на лунку) уменьшает примерно на 80 % специфическое связывание 100 нг вирусных частиц, внесенных в лунку. Представленные результаты позволяют, в частности, оценивать целостность структуры и активность рчЛФ в качестве возможной субстанции пищевых добавок и фармацевтических средств и могут быть полезными в разработках комбинированных лекарств от коронавирусной инфекции.

1. Борзенкова, Н. В. Лактоферрин: физико-химические свойства, биологические функции, системы доставки, лекарственные препараты и биологически активные добавки (обзор) / Н. В. Борзенкова, Н. Г. Балабушевич, Н. И. Ларионова // Биофармацевтический журнал. – 2010. – Т. 2, № 3. – С. 3–19.

2. Mann, D. M. Delineation of the glycosaminoglycan-binding site in the human inflammatory response protein lactoferrin / D. M. Mann, E. Romm, M. Migliorini // J. Biol. Chem. – 1994. – Vol. 269, N 38. – P. 23661–23667. https://doi.org/10.1016/s0021-9258(17)31566-1

3. Goats producing biosimilar human lactoferrin / D. M. Bogdanovich [et al.] // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2021. – Vol. 848, N 1. – Art. 012080. https://doi.org/10.1088/1755-1315/848/1/012080

4. Получение рекомбинантного лактоферрина человека из молока коз-продуцентов и его физиологические эффекты / В. С. Лукашевич [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2016. – Т. 60, № 1. – С. 72–81.

5. Антимикробные и антиоксидантные свойства апо-формы рекомбинантного человеческого лактоферрина, выделенного из молока коз-продуцентов / Р. Н. Бирюков [и др.] // Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты. – 2017. – Т. 9. – С. 305–317.

6. Некоторые металлсвязывающие свойства рекомбинантного лактоферрина человека из молока трансгенных коз / Д. А. Семенов [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2022. – Т. 66, № 1. – С. 43–54. https://doi.org/10.29235/15618323-2022-66-1-43-54

7. Семенов, Д. А. Новые иммуноаналитические системы на основе рекомбинантного лактоферрина человека / Д. А. Семенов, И. И. Вашкевич, О. В. Свиридов // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2021. – Т. 65, № 3. – С. 290–302. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2021-65-3-290-302

8. N-terminal stretch Arg2, Arg3, Arg4 and Arg5 of human lactoferrin is essential for binding to heparin, bacterial lipopolysaccharide, human lysozyme and DNA / P. H. C. van Berkel [et al.] // Biochem. J. – 1997. – Vol. 328, N 1. – P. 145–151. https://doi.org/10.1042/bj3280145

9. Hermanson, G. T. Bioconjugate techniques / G. T. Hermanson. – 3rd ed. – Academic Press, 2013. – P. 217–218. https://doi.org/10.1016/C2009-0-64240-9

10. Direct detection of the binding of avidin and lactoferrin fluorescent probes to heparinized surfaces / W. C. Kett [et al.] // Analytical Biochemistry. – 2005. – Vol. 339, N 2. – P. 206–215. https://doi.org/10.1016/j.ab.2005.01.054

11. Pejler, G. Lactoferrin regulates the activity of heparin proteoglycan-bound mast cell chymase: characterization of the binding of heparin to lactoferrin / G. Pejler // Biochem. J. – 1996. – Vol. 320, N 3. – P. 897–903. https://doi.org/10.1042/bj3200897

12. Avidin is a heparin-binding protein. Affinity, specificity and structural analysis / W. C. Kett [et al.] // Biochimica et Biophysica Acta. – 2003. – Vol. 1620, N 1–3. – P. 225–234. https://doi.org/10.1016/s0304-4165(02)00539-1

13. Morphological cell profiling of SARS-CoV-2 infection identifies drug repurposing candidates for COVID-19 / C. Mirabelli [et al.] // PNAS. – 2021. – Vol. 118, N 36. – Art. e2105815118. https://doi.org/10.1073/pnas.2105815118

14. Inhibition of SARS pseudovirus cell entry by lactoferrin binding to heparan sulfate proteoglycans / J. Lang [et al.] // PLoS ONE. – 2011. – Vol. 6, N 8. – Art. e23710. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023710