antibioticsАнтибиотики и ХимиотерапияAntibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy0235-2990ООО «Издательство ОКИ»antibiotics-71Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSАнтибиотический потенциал защитныгх пептидов семян сорного злака - ежовника обыкновенного (Echinochloa crusgalli L.)Antibiotic Potential of Defense Peptides Derived from the Seeds of aWild Grass - Barnyard Grass (Echinochloa crusgalli L.)РогожинЕ. А.RogozhinE. A.noemail@neicon.ruСмирновА. Н.SmirnovA. N.noemail@neicon.ruИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. ГаузеРоссияM. M. Shemyakin and Yu.A. Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry RAS; G. F. Gause Institute of New AntibioticsRussian FederationРоссийский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation201806052020633-4811Copyright © Рогожин Е.А., Смирнов А.Н., 20202020Рогожин Е.А., Смирнов А.Н.Rogozhin E.A., Smirnov A.N.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/71

Проведена работа по оценке ингибирующего действия комплексов пептидов семян ежовника обыкновенного (Echinochloa crusgalli L.), принадлежащих к различным семействам PR-белков растений (дефензинов, липвд-переносящих белков, ингибиторов протеиназ типа Боуман-Бирка и бифункциональных ингибиторов трипсина/альфа-амилазы злаков) и харпиноподобных пептидов (альфа-харпининов), на ряд условно-патогенных мицеллиальных грибов рода Aspergillus «луночным» методом, а также бактерицидного эффекта по отношению к грамположительной бактерии Staphylococcus aureus с помощью лазерной проточной цитофотометрии. Был показан преимущественный антифунгальный эффект в отношении к коллекционных культур грибов-микромицетов из рода Aspergillus (A.oryzae, A.niger, A.terreus, A.nutans), что выражалось в количественном подавлении степени прорастания конидий и скорости нарастания гиф. Статистически достоверным бактерицидным действием обладал только представитель семейства липид-переносящих белков. Полученные данные, с одной стороны, позволяют рассматривать данный дикий злак как потенциальный донор высокоактивных полипептидов для защиты культурных Однодольных от болезней, вызываемых специфичными грибными патогенами, а с другой стороны, как источник природных пептидных антибиотиков нового поколения.

The article evaluates the inhibitory effect of peptide complexes derived from barnyard grass (Echinochloa crusgalli L.) seeds belonging to various families of plant RP proteins (defensins, lipidtransfer proteins, protease inhibitors of Bowman-Birktype, and bifunctional inhibitors of trypsin/alpha-amylase derived from grasses) and harpino-like peptides (alpha-harpinins) on a number of opportunistic mycelial fungi of the Aspergillus genus by the «alveolar» method, as well as bactericidal effect towards GramPositive bacterium Staphylococcus aureus with the use of flow cytometry and photometry.The primary antifungal effect was observed with respect to the culture collection of fungi-micromycetesof Aspergillus spp. (A.oryzae, A.niger, A.terreus, A.nutans), which was expressed in quantitative suppression of hyphal growth and conidia germination. Only the EcLTP peptide had a statistically significant bactericidal action.The data obtained, on the one hand, allow us to consider this wild grass as a potential donor of highly active polypeptides used for protection of cultivated monocotyledonous plants from diseases caused by specific fungal pathogens, and, on the other hand, as a source of next-generation natural peptide antibiotics.

ежовник обыкновенныйдикий злакантифунгальная активностьбактерицидная активностьпептидные антибиотикиEchinochloa crusgallibarnyard grassEchinochloa crusgalliweed grassantifungal activitybactericidal activitypeptide antibioticsReferencesСадыкова В.С., Кураков А.В., Куварина А.Е., Тюрин А.П., Рогожин Е.А., Коршун В.А. Образование штаммом Trichoderma citrinoviride TYVI 4/11 антибиотиков - пептаиболов. Проблемы медицинской микологии. - 2015. - № 17(1). - С. 41-46Садыкова В.С., Кураков А.В., Куварина А.Е., Тюрин А.П., Рогожин Е.А., Коршун В.А. Образование штаммом Trichoderma citrinoviride TYVI 4/11 антибиотиков - пептаиболов. Проблемы медицинской микологии. - 2015. - № 17(1). - С. 41-46Садыкова В.С., Кураков А.В., Коршун В.А., Рогожин Е.А., Громовых Т.И., Куварина А.Е., Баранова А.А. Антимикробная активность веществ, продуцируемых штаммом Trichoderma citrinoviride ВКПМ-1228: оптимизация лабораторного культивирования и спектр действия индивидуальных пептаиболов. Антибиотики и химиотер. - 2015.-Т. 60. - № 11-12. - С. 3-8Садыкова В.С., Кураков А.В., Коршун В.А., Рогожин Е.А., Громовых Т.И., Куварина А.Е., Баранова А.А. Антимикробная активность веществ, продуцируемых штаммом Trichoderma citrinoviride ВКПМ-1228: оптимизация лабораторного культивирования и спектр действия индивидуальных пептаиболов. Антибиотики и химиотер. - 2015.-Т. 60. - № 11-12. - С. 3-8Bloudoff K., Schmeing T.M.Structural and functional aspects of the non-ribosomal peptide synthetase condensation domain superfamily: discovery, dissection and diversity. Biochim Biophys Acta 2017; 1865(11 Pt B): 1587-1604.Bloudoff K., Schmeing T.M.Structural and functional aspects of the non-ribosomal peptide synthetase condensation domain superfamily: discovery, dissection and diversity. Biochim Biophys Acta 2017; 1865(11 Pt B): 1587-1604.Inostroza A., Lara L., Paz C., Perez A., Galleguillos F., Hernandez V., Becerra J, Gonzalez-Rocha G., Silva M. Antibiotic activity of Emerimicin IV isolated from Emericellopsis minima from Talcahuano Bay, Chile. Nat Prod Res 2017; 3: 1-4.Inostroza A., Lara L., Paz C., Perez A., Galleguillos F., Hernandez V., Becerra J, Gonzalez-Rocha G., Silva M. Antibiotic activity of Emerimicin IV isolated from Emericellopsis minima from Talcahuano Bay, Chile. Nat Prod Res 2017; 3: 1-4.Daniel J.F., Filho E.R. Peptaibols of trichoderma. Nat Prod Rep 2007; 24 (5): 1128-41.Daniel J.F., Filho E.R. Peptaibols of trichoderma. Nat Prod Rep 2007; 24 (5): 1128-41.Szekeres A., Leitgeb B., Kredics L., Antal Z., Hatvani L., Manczinger L., Vdgvugyi C. Peptaibols and related peptaibiotics of Trichoderma. A review. Acta Microbiol Immunol Hung 2005; 52 (2): 137-68.Szekeres A., Leitgeb B., Kredics L., Antal Z., Hatvani L., Manczinger L., Vdgvugyi C. Peptaibols and related peptaibiotics of Trichoderma. A review. Acta Microbiol Immunol Hung 2005; 52 (2): 137-68.Chirivn J., Danies G., Sierra R., Schauer N., Trenkamp S., Restrepo S., Sanjuan T. Metabolomic profile and nucleoside composition of Cordyceps nidus sp. nov. (Cordycipitaceae): A new source of active compounds. PLoS One 2017; 12(6): e0179428.Chirivn J., Danies G., Sierra R., Schauer N., Trenkamp S., Restrepo S., Sanjuan T. Metabolomic profile and nucleoside composition of Cordyceps nidus sp. nov. (Cordycipitaceae): A new source of active compounds. PLoS One 2017; 12(6): e0179428.Sharma S.K., Gautam N., Atri N.S. Optimized extraction, composition, antioxidant and antimicrobial activities of exo and intracellular polysaccharides from submerged culture of Cordyceps cicadae. BMC Complement Altern Med 2015; 15: 446.Sharma S.K., Gautam N., Atri N.S. Optimized extraction, composition, antioxidant and antimicrobial activities of exo and intracellular polysaccharides from submerged culture of Cordyceps cicadae. BMC Complement Altern Med 2015; 15: 446.Liu J., Li F., Kim E.L., Li J.L., Hong J., Bae K.S., Chung H.Y., Kim H.S., Jung J.H. Antibacterial polyketides from the jellyfish-derived fungus Paecilomyces variotii. J Nat Prod 2011; 74(8): 1826-9.Liu J., Li F., Kim E.L., Li J.L., Hong J., Bae K.S., Chung H.Y., Kim H.S., Jung J.H. Antibacterial polyketides from the jellyfish-derived fungus Paecilomyces variotii. J Nat Prod 2011; 74(8): 1826-9.Lira S.P., Vita-Marques A.M., Seleghim M.H., Bugni T.S., LaBarbera D.V, Sette L.D., Sponchiado S.R., Ireland C.M., Berlinck R.G. New destruxins from the marine-derived fungus Beauveria felina. J Antibiot (Tokyo) 2006; 59 (9): 553-63.Lira S.P., Vita-Marques A.M., Seleghim M.H., Bugni T.S., LaBarbera D.V, Sette L.D., Sponchiado S.R., Ireland C.M., Berlinck R.G. New destruxins from the marine-derived fungus Beauveria felina. J Antibiot (Tokyo) 2006; 59 (9): 553-63.Odintsova T.I., Rogozhin E.A., Baranov Yu.V., Musolyamov A.Kh., Yalpani N., Egorov Ts.A., Grishin E.V. Seed defensins of barnyard grass Echinochloa crusgalli (L.) Beauv. Biochimie 2008; 90: 1667-1673.Odintsova T.I., Rogozhin E.A., Baranov Yu.V., Musolyamov A.Kh., Yalpani N., Egorov Ts.A., Grishin E.V. Seed defensins of barnyard grass Echinochloa crusgalli (L.) Beauv. Biochimie 2008; 90: 1667-1673.Nolde S.B., Vassilevski A.A., Rogozhin E.A., Barinov N.A., Balashova T.A., Samsonova O.V., Baranov Y.V., Feofanov A.V., Egorov T.A., Arseniev A.S., Grishin E.V. Disulfide-stabilized helical hairpin structure of a novel antifungal peptide EcAMP1 from seeds of barnyard grass (Echinochloa crus-galli). J Biol Chem 2011; 286 (28): 25145-25153.Nolde S.B., Vassilevski A.A., Rogozhin E.A., Barinov N.A., Balashova T.A., Samsonova O.V., Baranov Y.V., Feofanov A.V., Egorov T.A., Arseniev A.S., Grishin E.V. Disulfide-stabilized helical hairpin structure of a novel antifungal peptide EcAMP1 from seeds of barnyard grass (Echinochloa crus-galli). J Biol Chem 2011; 286 (28): 25145-25153.Rogozhin E.A., Ryazantsev D.Y., Grishin E.V., Egorov T.A., Zavriev S.K. Defense peptides from barnyard grass (Echinochloa crusgalli L.) seeds // Peptides, 2012, V. 38 (1), P. 33-40.Rogozhin E.A., Ryazantsev D.Y., Grishin E.V., Egorov T.A., Zavriev S.K. Defense peptides from barnyard grass (Echinochloa crusgalli L.) seeds // Peptides, 2012, V. 38 (1), P. 33-40.Ryazantsev D.Yu., Rogozhin E.A., Dimitrieva T.V., Drobyazina P.E., Khadeeva N.V., Egorov T.A., Grishin E.V., Zavriev S.K. A novel hairpinlike antimicrobial peptide from barnyard grass (Echinochloa crusgalli L.) seeds: Structure-functional and molecular-genetics characterization. Biochimie 2014; 99: 63-70.Ryazantsev D.Yu., Rogozhin E.A., Dimitrieva T.V., Drobyazina P.E., Khadeeva N.V., Egorov T.A., Grishin E.V., Zavriev S.K. A novel hairpinlike antimicrobial peptide from barnyard grass (Echinochloa crusgalli L.) seeds: Structure-functional and molecular-genetics characterization. Biochimie 2014; 99: 63-70.Рогожин Е.А., Одинцова Т.И., Мусолямов А.Х., Смирнов А.Н., Бабаков А.В., Егоров Ц.А., Гришин Е.В. Выделение и характеристика нового липид-переносящего белка из зерновок ежовника обыкновенного (Echinochloa crusgalli). Прикладная биохимия и микробиология. - 2009. - Т. 45. - № 4. - С. 403-409Рогожин Е.А., Одинцова Т.И., Мусолямов А.Х., Смирнов А.Н., Бабаков А.В., Егоров Ц.А., Гришин Е.В. Выделение и характеристика нового липид-переносящего белка из зерновок ежовника обыкновенного (Echinochloa crusgalli). Прикладная биохимия и микробиология. - 2009. - Т. 45. - № 4. - С. 403-409Рогожин Е.А., Зайцев Д.В., Смирнов А.Н. Микрометод определения фунгистатической активности белков растительного происхождения. Известия Тимирязевской с-х академии. - 2011. - № 5. - С. 79-84Рогожин Е.А., Зайцев Д.В., Смирнов А.Н. Микрометод определения фунгистатической активности белков растительного происхождения. Известия Тимирязевской с-х академии. - 2011. - № 5. - С. 79-84Будихина А.С., Михайлова Н.А., Биткова Е.Е., Хватов В.Б., Пинегин Б.В. Изучение бактерицидной и ингибирующей активности сыворотки крови с помощью проточной цитометрии и фотометрического метода. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии - 2007. - № 2. - С. 53-57Будихина А.С., Михайлова Н.А., Биткова Е.Е., Хватов В.Б., Пинегин Б.В. Изучение бактерицидной и ингибирующей активности сыворотки крови с помощью проточной цитометрии и фотометрического метода. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии - 2007. - № 2. - С. 53-57Будихина А.С., Олиферук Н.С., Пинегин Б.В. Оценка бактерицидной активности сыворотки крови с помощью лазерной проточной цитофлюорометрии. Клиническая лабораторная диагностика. - 2006. - № 10. - С. 48-49Будихина А.С., Олиферук Н.С., Пинегин Б.В. Оценка бактерицидной активности сыворотки крови с помощью лазерной проточной цитофлюорометрии. Клиническая лабораторная диагностика. - 2006. - № 10. - С. 48-49Rogozhin E., Zaytsev D. A synergistic effect of two plant antimicrobial peptides from defensin and lipid-transfer protein families towards Phytophthora infestans. Phytopathology 2016; 106 (S4): 156.Rogozhin E., Zaytsev D. A synergistic effect of two plant antimicrobial peptides from defensin and lipid-transfer protein families towards Phytophthora infestans. Phytopathology 2016; 106 (S4): 156.Malaguti M., Dinelli G., Leoncini E., Bregola V., Bosi S., Cicero A.F., Hrelia S. Bioactive peptides in cereals and legumes: agronomical, biochemical and clinical aspects. Int J Mol Sci 2014; 15 (11): 21120-35.Malaguti M., Dinelli G., Leoncini E., Bregola V., Bosi S., Cicero A.F., Hrelia S. Bioactive peptides in cereals and legumes: agronomical, biochemical and clinical aspects. Int J Mol Sci 2014; 15 (11): 21120-35.Kitts D.D., Weiler K. Bioactive proteins and peptides from food sources. Applications of bioprocesses used in isolation and recovery. Curr Pharm Des 2003; 9 (16): 1309-23.Kitts D.D., Weiler K. Bioactive proteins and peptides from food sources. Applications of bioprocesses used in isolation and recovery. Curr Pharm Des 2003; 9 (16): 1309-23.Schuppan D., Zevallos V. Wheat amylase trypsin inhibitors as nutritional activators of innate immunity. Dig Dis 2015; 33 (2): 260-3.Schuppan D., Zevallos V. Wheat amylase trypsin inhibitors as nutritional activators of innate immunity. Dig Dis 2015; 33 (2): 260-3.Srikanth S., Chen Z. Plant Protease Inhibitors in Therapeutics-Focus on Cancer Therapy. Front Pharmacol 2016; 8 (7): 470.Srikanth S., Chen Z. Plant Protease Inhibitors in Therapeutics-Focus on Cancer Therapy. Front Pharmacol 2016; 8 (7): 470.Bateman K.S., James M.N. Plant protein proteinase inhibitors: structure and mechanism of inhibition. Curr Protein Pept Sci 2011; 12 (5): 340-7.Bateman K.S., James M.N. Plant protein proteinase inhibitors: structure and mechanism of inhibition. Curr Protein Pept Sci 2011; 12 (5): 340-7.Vasilchenko A.S., Yuryev M., Ryazantsev D.Yu., Zavriev S.K., Feofanov A.V., Grishin E.V., Rogozhin E.A. Studying of cellular interaction of hairpin-like peptide EcAMP1 from barnyard grass (Echinochloa crusgalli L.) seeds with plant pathogenic fungus Fusarium solani using microscopy techniques. Scanning 2016; 38 (6): 591-598.Vasilchenko A.S., Yuryev M., Ryazantsev D.Yu., Zavriev S.K., Feofanov A.V., Grishin E.V., Rogozhin E.A. Studying of cellular interaction of hairpin-like peptide EcAMP1 from barnyard grass (Echinochloa crusgalli L.) seeds with plant pathogenic fungus Fusarium solani using microscopy techniques. Scanning 2016; 38 (6): 591-598.Duvick J.P., Rood T., Rao A.G., Marshak D.R. Purification and characterization of a novel antimicrobial peptide from maize (Zea mays L.) kernels. J Biol Chem 1992; 267 (26): 18814-20.Duvick J.P., Rood T., Rao A.G., Marshak D.R. Purification and characterization of a novel antimicrobial peptide from maize (Zea mays L.) kernels. J Biol Chem 1992; 267 (26): 18814-20.Sousa D.A., Porto W.F., Silva M.Z., da Silva T.R., Franco O.L. Influence of Cysteine and Tryptophan Substitution on DNA-Binding Activity on Maize a-Hairpinin Antimicrobial Peptide. Molecules 2016; 21(8): E1062.Sousa D.A., Porto W.F., Silva M.Z., da Silva T.R., Franco O.L. Influence of Cysteine and Tryptophan Substitution on DNA-Binding Activity on Maize a-Hairpinin Antimicrobial Peptide. Molecules 2016; 21(8): E1062.

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