Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 3.

Мерзлякова Н. В. и др. Прогнозирование антимикробной активности пищевого пептида. Поступила в редакцию 28.06.2023; получена после доработки 22.08.2023; принята к публикации 28.08.2023 Ключевые слова: антимикробный пептид, структура, заряд, аминокислотная последовательность, молекулярная масса УДК 636.03 Прогнозирование антимикробной активности пищевого пептида и оценка его эффективности in vitro Н. В. Мерзлякова, С. Л. Тихонов*, Н. В. Тихонова, И. Г. Пестова, Е. П. Кулагова *Уральский государственный аграрный университет, г. Екатеринбург, Россия; e-mail: tihonov75@bk.ru, ORCID : https://orcid.org/0000-0003-4863-9834 Информация о статье Реферат Пищевые антимикробные пептиды (АМП) актуальны при лечении бактериальных инфекций и имеют ряд преимуществ в сравнении с лекарственными средствами: более медленное возникновение резистентности у штаммов бактерий, высокая активность в отношении антибиотикопленки и иммуномодулирующие свойства. К физико-химическим свойствам, обусловливающим антимикробные свойства, относятся: катионный заряд, гидрофобность, молекулярная масса и аминокислотная последовательность. Перспективным источником АМП являются молочные белки, в частности, белки молозива коров. Цель работы - выделение из пепсинового гидролизата молозива коров пептида, прогнозирование его антимикробной активности с использованием биоинформационного подхода и подтверждение его эффективности in vitro. Молекулярно-массовое распределение пептида оценивали масс-спектрометрическим методом. Микросеквенирование осуществляли с использованием секвенатораMiSeq. Моделирование пространственной структуры выделенного пептида - с помощью программы молекулярного моделирования Schrodinger Maestro. Антимикробную активность пептида изучали диско­ диффузионным методом на грамположительных и грамотрицательных бактериях. Из пепсинового гидролизата молозива коров выделен пептид, который отсутствует в известных протеомных базах Protein NCBI и AVPdb и, соответственно, биологическая активность и функции его не исследованы. Полученный пептид относится к линейным альфа-спиральным пептидам, состоит из 11 аминокислот ANRKLRANKSR, молекулярная масса - 8,2 кДа, изоэлектрическая точка на уровне 12,79, заряд +5 (катионный), гидрофильность (гидрофобность) +20,84 Ккал*моль-1. В результате исследований in vitro установлено, что выделенный пептид обладает антимикробной активностью в отношении E. coli ATCC 25922 и B. subtilis и противогрибковым действием к C. albicans. Для цитирования Мерзлякова Н. В. и др. Прогнозирование антимикробной активности пищевого пептида и оценка его эффективности in vitro. Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 3. С. 232-241. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-3-232-241. Prediction of antimicrobial activity of a food peptide and evaluation of its effectiveness in vitro Natalia V. Merzlyakova, Sergey L. Tikhonov*, Natalia V. Tikhonova, Inga G. Pestova, Ekaterina P. Kulagova *Ural State Agrarian University, Yekaterinburg, Russia; e-mail: tihonov75@bk.ru, ORCID : https://orcid.org/0000-0003-4863-9834 Abstract Food antimicrobial peptides are increasingly relevant in the treatment of bacterial infections and have a number of advantages in comparison with drugs: slower emergence of resistance in bacterial strains, high activity against antibiotic films and immunomodulatory properties. The physico-chemical properties causing antimicrobial properties include: cationic charge, hydrophobicity, molecular weight and amino acid sequence. Promising sources of antimicrobial peptides are milk proteins, in particular, cow colostrum proteins. The aim of the work is to extract a peptide from the pepsin hydrolysate of cow colostrum, predict its antimicrobial activity using a bioinformatic approach and confirm its effectiveness in vitro . The molecular mass distribution of the peptide was evaluated by mass spectrometric method. The analysis of mass spectra was carried out using the Mascot program, the Peptide Fingerprint option - using the Protein NCBI database. Microsequencing was performed using a MiSeq sequencer. Modeling of the spatial structure of the isolated peptide was carried out using the Schrodinger Maestro molecular modeling program. The antimicrobial activity of the peptide was studied by the disco-diffusion method on gram-positive and gram-negative bacteria. The peptide has been isolated from the pepsin hydrolysate o f cow colostrum, which is absent in the known proteomic bases Protein NCBI and AVPdb and, accordingly, its biological activity and functions have not been studied. The resulting peptide belongs to linear alpha-helical peptides consists of 11 amino acid sequences ANRKLRANKSR with a molecular weight of 8.2 kDa, an isoelectric point at 12.79, a charge of +5 (cationic), hydrophilicity (hydrophobicity) +20.84 Kcal*mol- . As a result of in vitro studies, it was found that the isolated peptide has antimicrobial activity against E. coli ATCC 25922 and B. subtilis and antimicrobial action against C. albicans. Merzlyakova, N. V. et al. 2023. Prediction of antimicrobial activity of a food peptide and evaluation of its effectiveness in vitro. Vestnik o f MSTU, 26(3), pp. 232-241. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-3-232-241. Article info Received 28.06.2023; received in revised form 22.08.2023; accepted 28.08.2023 Key words: antimicrobial peptide, structure, charge, amino acid sequence, molecular weight For citation 232