References

antibiotics

Антибиотики и Химиотерапия

Antibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy

0235-2990

ООО «Издательство ОКИ»

10.37489/0235-2990-2025-70-9-10-14-20

MLCRNB

antibiotics-1288

Research Article

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Experimental Research

Получение пептидного комплекса с антибактериальным эффектом из донорских лейкоцитов

Obtaining a Peptide Complex with Antibacterial Effect from Donor Leukocytes

https://orcid.org/0000-0002-7445-5943

Волкова

Л. В.

Volkova

L. V.

Волкова Лариса Владимировна — д. м. н., профессор кафедры охраны окружающей среды

Пермь

Larisa V. Volkova — D. Sc. in Medicine, Professor, Department of Environmental Protection

Perm

https://orcid.org/0009-0001-8516-6143

Волков

А. Г.

Volkov

A. G.

Волков Александр Геннадьевич — к. м. н., доцент кафедры охраны окружающей среды

Пермь

Alexander G. Volkov — Ph. D. in Medicine, Associate Professor, Department of Environmental Protection

Perm

https://orcid.org/0000-0002-0853-925X

Косарева

П. В.

Kosareva

P. V.

Косарева Полина Владимировна — д. м. н.; профессор кафедры пропедевтики детских болезней; профессор кафедры неорганической химии, химической технологии и техносферной безопасности)

Пермь

Polina V. Kosareva — D. Sc. in Medicine; Professor at the Department of Propaedeutics of Childhood Diseases; Professor, Department of Inorganic Chemistry, Chemical Engineering, and Technosphere Safety

Perm

kosiba-med@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-0974-3914

Землякова

Е. С.

Zemlyakova

E. S.

Землякова Евгения Сергеевна — к. т. н., научный сотрудник

Калининград

Evgeniya S. Zemlyakova — Ph. D. in Engineering Sciences, Researcher

Kaliningrad

https://orcid.org/0000-0001-8578-0701

Цибульникова

А. В.

Tsibulnikova

A. V.

Цибульникова Анна Владимировна — к. физ-мат. н., старший научный сотрудник

Калининград

Anna V. Tsibulnikova — Ph. D. in Physics and Mathematics, Senior Researcher

Kaliningrad

https://orcid.org/0000-0001-5026-7510

Самусев

И. Г.

Samusev

I. G.

Самусев Илья Геннадьевич — к. физ-мат. н.; директор

Калининград

Ilia G. Samusev — Ph. D. in Physics and Mathematics

Kaliningrad

https://orcid.org/0000-0002-4921-8997

Бабич

О. О.

Babich

O. O.

Бабич Ольга Олеговна — д. т. н., директор

Калининград

Olga O. Babich — D. Sc. in Engineering Sciences

Kaliningrad

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)РоссияPerm National Research Polytechnic UniversityRussian Federation

Пермский национальный исследовательский политехнический университетРоссияPerm National Research Polytechnic UniversityRussian Federation

ФГБОУ ВО Пермский государственный медицинский университет им. академика Е. А. Вагнера Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ПГМУ им. ак. Е. А. Вагнера МЗ РФ); ФГАО ВО Пермский государственный национальный исследовательский университет (ФГАОУ ВО ПГНИУ); ГБУ здравоохранения Пермского края Детская клиническая больница им. П. И. Пичугина (ГБУЗ ПК ДКБ им. П. И. Пичугина )РоссияPerm State Medical University named after Academician E. A. Wagner; Perm State National Research University; Children's Clinical Hospital named after P. I. PichuginRussian Federation

ФГАОУ ВО Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта (ФГАОУ ВО БФУ им. И. Канта); Научно-образовательный центр «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника»РоссияImmanuel Kant Baltic Federal University; Research and Educational Center «Fundamental and Applied Photonics. Nanophotonics»Russian Federation

ФГАОУ ВО Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта (ФГАОУ ВО БФУ им. И. Канта); Научно-образовательный центр «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника»РоссияResearch and Educational Center «Fundamental and Applied Photonics. Nanophotonics», Immanuel Kant Baltic Federal UniversityRussian Federation

ФГАОУ ВО Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта (ФГАОУ ВО БФУ им. И. Канта); Научно-образовательный центр «Промышленные биотехнологии»РоссияScientific and Educational Center «Industrial Biotechnology», Immanuel Kant Baltic Federal UniversityRussian Federation

2025

30102025

709-101622

2026

Волкова Л.В., Волков А.Г., Косарева П.В., Землякова Е.С., Цибульникова А.В., Самусев И.Г., Бабич О.О.

Volkova L.V., Volkov A.G., Kosareva P.V., Zemlyakova E.S., Tsibulnikova A.V., Samusev I.G., Babich O.O.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.antibiotics-chemotherapy.ru/jour/article/view/1288

Актуальность. На основе микробицидных белков создаются лекарственные антимикробные средства природного происхождения. К настоящему времени показано, что при воздействии ультразвука на лейкоциты при полном разрушении клетки образуются новые соединения — пептидные комплексы, обладающие иммунобиологической активностью. Цель — модернизация параметров влияния ультразвука на донорские лейкоциты для выделения отдельных полипептидных соединений, обладающих биологической активностью. Материал и методы. Новые лейкоцитарные белково-пептидные комплексы получали методом ультразвуковой обработки донорских лейкоцитов. Разделение пептидных комплексов осуществляли на хроматографических колонках Superdex 200 increase. Для изучения их использовали методы ВЭЖХ и инфракрасной спектроскопии. Метод ВЭЖХ реализовывали на хроматографе фирмы Knauer (Германия) с применением спектрофотометрического детектора аналитических длин волн 280 нм и 293 нм. Результаты. Установлено, что различная величина амплитуды ультразвуковых волн и различная продолжительность их воздействия способствуют получению сложных белковых комплексов. При определённых условиях (время обработки донорских лейкоцитов ультразвуком в течение 90 с, с амплитудой 60%, мощностью 50 Вт, частотой 30 кГц) возможно получение комплекса низкомолекулярных пептидов с молекулярной массой менее 6,5 кДа. Методом ИК-Фурье спектрометрии определено, что в состав полученного пептидного комплекса входят такие аминокислоты, как Thr, Ser, Phe, Tyr, His и Trp. Установлено, что данный комплекс обладает антибактериальной активностью. Выводы. Метод воздействия ультразвуком на донорские лейкоциты позволяет получить белковый комплекс с антибактериальной активностью.

Relevance. Microbicidal proteins are used to create natural antimicrobial drugs. It has been shown to date that ultrasound exposure of leukocytes results in complete cell destruction and the formation of new compounds — peptide complexes with immunobiological activity. The aim of the study was to update the parameters of ultrasound effect on the donor leukocytes to isolate individual polypeptides with biological activity. Materials and methods. New leukocyte protein-peptide complexes were obtained by ultrasonic treatment of donor leukocytes. Separation of peptide complexes was carried out on Superdex 200 increase chromatographic columns. HPLC and infrared spectroscopy methods were used to study them. The HPLC method was implemented on a Knauer chromatograph (Germany) using a spectrophotometric detector of analytical wavelengths of 280 nm and 293 nm. Results. It has been established that various ultrasound wave amplitudes and durations of their action contribute to the production of complex protein compounds. Under certain conditions (processing donor leukocytes with ultrasound for 90 sec., with an amplitude of 60%, a power of 50 W, and a frequency of 30 kHz), it is possible to obtain a complex of low-molecular peptides with a molecular weight of less than 6.5 kDa. Using Fourier transform infrared spectroscopy, it was determined that the composition of the obtained peptide complex includes amino acids such as Thr, Ser, Phe, Tyr, His, and Trp. It has been established that this complex has antibacterial activity. Conclusion. Ultrasound treatment of donor leukocytes produces a protein complex with antibacterial activity.

антибактериальные пептидылейкоцитарный пептидный комплексультразвуковое воздействие

antibacterial peptidesleukocyte peptide complexultrasound exposure

References1

Simonson A. W., Aronson M. R., Medina S. H. Supramolecular peptide assemblies as antimicrobial scaffolds. Molecules. 2020; 25 (12): 2751. doi: 3390/molecules25122751.

Mancuso G., Midiri A., Gerace E., Biondo C. Bacterial antibiotic resistance: the most critical pathogens. Pathogens. 2021; 10 (10): 1310. doi: 10.3390/pathogens10101310. PMID: 34684258; PMCID: PMC8541462.

Азимова В. Т., Потатуркина-Нестерова Н. И., Нестеров А. С. Эндогенные антимикробные пептиды человека. Современные проблемы науки и образования. 2015; 1: 1337.

Azimova V. T., Potaturkina-Nesterova N. I., Nesterov A. S. Endogenous human antimicrobial peptides. Modern Problems of Science and Education. 2015; 1: 1337. (in Russian)]

Yan Y., Li Y., Zhang Z., Wang X., Niu Y., Zhang S., Xu W., Ren C. Advances of peptides for antibacterial applications. Colloids and Surfaces B: Bio-interfaces. 2021; 202: 111682. doi: 10.1016/j.colsurfb.2021.111682.

Zhang Q. Y., Yan Z. B., Meng Y. M., Hong X. Y., Shao G., Ma J. J. et al. Antimicrobial peptides: mechanism of action, activity and clinical potential. Mil Med Res. 2021; 8 (1): 48. doi: 10.1186/s40779-021-00343-2. PMID: 34496967; PMCID: PMC8425997.

Huan Y., Kong Q., Mou H., Yi H. Antimicrobial peptides: classification, design, application and research progress in multiple fields. Front Microbiol. 2020; 11: 582779. doi: 10.3389/fmicb.2020.582779. PMID: 33178164; PMCID: PMC7596191.

Moretta A., Scieuzo C., Petrone A. M., Salvia R., Manniello M. D., Franco A. et al. Antimicrobial peptides: a new hope in biomedical and pharmaceutical fields. Front Cell Infect Microbiol. 2021; 11: 668632. doi: 10.3389/fcimb.2021.668632.

Захарова О. И., Лискова Е. А., Михалева Т. В. Антибиотикорезистентность: эволюционные предпосылки, механизмы, последствия. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018; 64 (3): 13–21.

Zakharova O. I., Liskova E. A., Mikhaleva T. V. Antibiotic resistance: evolutionary prerequisites, mechanisms, consequences. Agrarian Science of the Euro-North-East (in Russian)]

Волков А. Г. Пептиды из сред организма человека. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023; 26 (9): 37–42.

Volkov A. G. Peptides from the human body environment. Issues of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2023; 26 (9): 37–42. (in Russian)].

Dömer D., Walther T., Möller S., Behnen M., Laskay T. Neutrophil extra-cellular traps activate proinflammatory functions of human neutrophils. Front Immunol. 2021; 12: 636954. doi: 10.3389/fimmu.2021.636954.

Talapko J., Meštrović T., Juzbašić M., Tomas M., Erić S., Aleksijević H. L. et al. Antimicrobial peptides-mechanisms of action, antimicrobial effects and clinical applications. Antibiotics (Basel). 2022; 11 (10): 1417. doi: 10.3390/antibiotics11101417. PMID: 36290075; PMCID: PMC9598582.

Appiah C., Chen S., Pori A. I., Retyunskiy V., Tzeng C., Zhao Y. Study of alloferon, a novel immunomodulatory antimicrobial peptide (AMP), and its analogues. Front Pharmacol. 2024; 15: 1359261. doi: 10.3389/fphar.2024.1359261.

Sharma R., Shrivastava S., Kumar S. S., Kumar A., Saxena S., Kumar S. R. Deep-ABPpred: identifying antibacterial peptides in protein sequences using bidirectional LSTM with word2vec. Briefings in Bioinformatics. 2021; 22 (5): bbab065. doi: 10.1093/bib/bbab065.

Kundu R. Cationic amphiphilic peptides: Synthetic antimicrobial agents inspired by nature. Chem Med Chem. 2020; 15 (20): 1887–1896. doi: 10.1002/cmdc.202000301.

Habinshuti I., Mu T. H., Zhang M. Ultrasound microwave-assisted enzymatic production and characterisation of antioxidant peptides from sweet potato protein. Ultrason Sonochem. 2020; 69: 105262. doi: 10.1016/j.ultsonch.2020.105262.

Przystupski D., Ussowicz M. Landscape of cellular bioeffects triggered by ultrasound-induced sonoporation. Int J Mol Sci. 2022; 23 (19): 11222. doi: 10.3390/ijms231911222.

Волкова Л. В., Гришина Т. А., Волков А. Г. Метод фракционирования лейкоцитарных белков. Пат. РФ № 2737730; опубл. 02.12.2020.

Volkova L. V., Grishina T. A., Volkov A. G. Method for fractionation of leukocyte proteins. Patent RF № 2737730; published 02.12.2020. (in Russian)

Гришина Т. А. Разработка технологии и стандартизация лиофилизированной субстанции лейкоцитарного белково-пептидного комплекса. Автореферат дисс. канд. фарм. наук, Пермь 2021; 22.

Grishina T. A. Development of technology and standardization of lyophilized substance of leukocyte protein-peptide complex. Abstract of diss. candidate of pharmaceutical sciences, Perm 2021; 22. (in Russian)

Marchei E., Ferri M. A., Torrens M., Farré M., Pacifici R., Pichini S. et al. Ultra-high performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry and high-sensitivity gas chromatography-mass spectrometry screening of classic drugs and new psychoactive substances and metabolites in urine of consumers. Int J Mol Sci. 2021; 22 (8): 4000. doi: 10.3390/ijms22084000.

Волков А. Г., Безматерных И. С., Волкова Л. В. Эффективность антибактериального лейкоцитарного белково-пептидного комплекса на клинические штаммы микроорганизмов. Вестник ПНИПУ. Химические технологии и биотехнологии. 2022; 4: 17–25.

Volkov A. G., Bezmaternykh I. S., Volkova L. V. Efficiency of antibacterial leukocyte protein-peptide complex on clinical strains of microorganisms. Bulletin of Perm Polytechnic University. Chemical Technologies and Biotechnology. 2022; 4: 17–25 (in Russian)

МУК 4.2.1890–04. Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам: методические указания. Федерального центра Госсанэпиднадзора Минздрава России. М.: 2004; 91.

Methodical instructions 4.2.1890–04. Determination of sensitivity of microorganisms to antibacterial drugs: method. Instructions. Federal Center for State Sanitary and Epidemiological Surveillance of the Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow. 2004; 91. (in Russian)

Zhu X., Yuan J., Chang R., Fan W. Crystallization inhibition and enhanced release of nobiletin in supramolecular peptide assemblies. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024; 697: 134331. doi: 10.1016/j.colsurfa.2024.134331.

Jia J., Liu Q., Liu H., Yang C., Zhao Q., Xu Y. et al. Structure characterization and antioxidant activity of abalone visceral peptides-selenium in vitro. Food Chem. 2024; 433: 137398. doi: 10.1016/j.foodchem.2023.137398.

Волков А. Г., Кононова Л. И., Коробов В. П., Волкова Л. В. Изучение молекулярных параметров и антибактериальная активность пептидного препарата, полученного из лейкоцитов человека. Антибиотики и химиотер. 2023; 68 (9–10): 20–24. doi: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2023-68-9-10-20-24.

Volkov A. G., Kononova L. I., Korobov V. P., Volkova L. V. Study of molecular parameters and antibacterial activity of a peptide drug obtained from human leukocytes. Antibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy. 2023; 68 (9–10): 20–24. doi: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2023-68-9-10-20-24. (in Russian)]

Levy O., Weiss J., Zarember K., Eng Ooi Ch. Antibacterial 15-kDa protein isoforms (p15s) are members of a novel family of leukocyte proteins. J Biol Chem. 1993; 268 (8): 6058–6063. doi: 10.1016/S0021-9258(18)53425-6.

Lin X. W., Liu R. H., Wang S., Yang J. W., Tao N. P., Wang X. C. et al. Direct identification and quantitation of protein peptide powders based on multi-molecular infrared spectroscopy and multivariate data fusion. J Agric Food Chem. 2023; 71 (28): 10819–10829. doi: 10.1021/acs.jafc.3c01841.

Тен Г. Н., Герасименко А. Ю., Щербакова Н. Е., Баранов В. И. Интерпретация ИК и КР спектров альбумина. Известия Саратовского университета. Серия Физика. 2019; 19 (1): 43–57. doi: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2019-19-1-43-57.

Ten G. N., Gerasimenko A. Y., Shcherbakova N. E., Baranov V. I. Interpretation of IR and Raman spectra of albumin. Izv. Saratov Univ. (N.S.), Ser. Physics. 2019; 19 (1): 43–57. doi: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2019-19-1-43-57. (in Russian)

Gharehbeglou P., Sarabandi K., Akbarbaglu Z. Chitosan-coated nanoliposomes: exploring the impact on physicochemical properties, stability, antioxidant activity, and molecular characterization of chlorella-peptide fractions. Journal of Polymers and the Environment.2024; 32: 5387–5405. https://link.springer.com/article/10.1007/s10924-024-03313-6.

Kafle B., Böcker U., Wubshet S. G., Dankel K. Fourier-transform infrared spectroscopy for characterization of liquid protein solutions: A comparison of two sampling techniques. Vibrational Spectroscopy, 2024; 124: 103490. doi: 10.1016/j.vibspec.2022.103490.

Rutherford S. H., Baker M. J., Hunt N. T. 2D-IR spectroscopy of proteins in H2O — a perspective. J Chem Phes. 2023; 158 (3): 030901. doi: 10.1063/5.0129480.

Lorenz-Fonfria V. A. Infrared difference spectroscopy of proteins: from bands to bonds. Chem Rev. 2020; 120 (7): 3466–3576. doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00449.

Bruggeman M., Ijakipour H., Stamboulis A. Defensin-like peptides and their antimicrobial activity in free-form and immobilized on material surfaces. Open Access Peer-Reviewed Chapter. 2019; 18. doi: 10.5772/intechopen.85508.

Buccini D. F., Cardoso M. H., Franco O. L. Antimicrobial peptides and cell-penetrating peptides for treating intracellular bacterial infections. Front Cell Infect Microbiol. 2021; 10: 612931. doi: 10.3389/fcimb.2020. 612931. PMID: 33614528; PMCID: PMC7892433.

Makhlynets O. V., Caputo G. A. Characteristics and therapeutic applications of antimicrobial peptides. Biophys Rev. 2021; 2 (1): 011301. doi: 10.1063/5.0035731.

Ferdowsi S., Abbasi-Malati Z., Pourfathollah A. A. Leukocyte reduction filters as an alternative source of peripheral blood leukocytes for research. Hemathol Transfus Cell Ther. 2021; 43 (4): 494–498. doi: 10.1016/j.htct.2020.10.963.

Zhai Y.-J., Feng Y., Ma X., Ma F. Defensins: defenders of human reproductive health. Hum Reprod Update. 2023; 29 (1): 126–154. doi: 10.1093/humupd/dmac032.

Minns D., Smith K. J., Alessandrini V. The neutrophil antimicrobial peptide cathelicidin promotes Th17 differentiation. Nat Commun. 2021; 12 (1): 1285. doi: 10.1038/s41467-021-21533-5.

Zdziennicka J., Szponder T., Latalski M., Żylińska B., Sobczyńska-Rak A., Wessely-Szponder J. The influence of autologous and heterologous extract of antimicrobial peptides on leukocytes isolated during titanium implant insertion in rabbit and ovine model. Engineering of Biomaterials. 2021; 24 (159). doi: 10.34821/eng.biomat.159.2021.24-30.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.