Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 2.

Вестник МГТУ. 2025. Т. 28, № 2. С. 143-150. DOI : https://doi.org/10 .21443/1560-9278-2025-28-2-143-150 УДК 543.645.6 Создание устойчивой к протеолизу пептидной последовательности пищевого рекомбинатного белка GDF-11 и синтез плазмиды для его экспрессии в E. coli Ш. С. Валиева, С. Л. Тихонов*, Н. В. Тихонова, М. С. Тимофеева, С. В. Шихалев *Уральский государственный аграрный университет, г. Екатеринбург, Россия; e-mail: tihonov75@bk.ru, ORCID : https://orcid.org/0000-0003-4863-9834 Информация о статье Реферат Белок GDF-11 оказывает положительное воздействие на животных и человека при воспалительных и инфекционных процессах, регенерации и омоложении, его высокая экспрессия наблюдается во многих органах и тканях. Отмечена актуальность проблемы перорального применения многих белков и пептидов, в том числе белка GDF-11, в качестве лекарственных препаратов и в составе продуктов специализированного и функционального назначения. Целью исследований является разработка устойчивой к протеолизу пептидной последовательности белка GDF-11 с виртуальным скринингом ее токсичности, аллергенности, уникальности с последующим синтезом соответствующей плазмиды для экспрессии белка в E. coli. В качестве объектов исследования использовали белок GDF-11, плазмиды pET-25b(+) для экспрессии в E. coli с пептидной последовательностью СTVDСFFEСAFGСWDС. Из олигонуклеотидов методом циклической сборки провели синтез гена белка GDF-11 с последовательностью СTVDСFFEСAFGСWDС. Полученную последовательность плазмиды, кодирующую новый белок GDF-11, обработали эндонуклеазами рестрикции BamHI и XhoI и клонировали в вектор pET-25b(+) для экспрессии E. coli. Клоны отсеквенированы методом Сэнгера. Методом MALDI-TOF MS Ultraflex исследовали распределение и идентификацию праймеров в полученной последовательности. Разработана новая уникальная пептидная последовательность СTVDСFFEСAFGСWDС с циклицизацией по связям С1-С4, С1-С2, С1-С3 белка GDF-11, позволяющая повысить его устойчивость к протеолизу и, соответственно, открывающая возможность перорального применения в составе продуктов питания профилактического назначения. На основании виртуального скрининга установлено, что новая пептидная цепочка СTVDСFFEСAFGСWDС белка GDF-11 не токсична в отношении сердечно-сосудистой и нервной систем, не гепатотоксична, не обладает цитотоксичностью, аллергенностью и характеризуется высоким плазменным клиренсом и средним периодом полувыведения. Для цитирования Валиева Ш. С. и др. Создание устойчивой к протеолизу пептидной последовательности пищевого рекомбинатного белка GDF-11 и синтез плазмиды для его экспрессии в E. coli. Вестник МГТУ. 2025. Т. 28, № 2. С. 143-150. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2025-28- 2-143-150. Поступила в редакцию 11.11.2024; принята к публикации 02.12.2024 Ключевые слова: белок, пептидная последовательность, гепатотоксичность, цитотоксичность, аллергенность, протеолиз Article info Received 11.11.2024; accepted 02.12.2024 Key words: protein, peptide sequence, hepatoxicity, cytotoxicity, allergenicity, proteolysis For citation Construction of a proteolysis-resistant peptide sequence of the food recombinant protein GDF-11 and plasmid synthesis for its expression in E. coli Sholpan S. Valieva, Sergey L. Tikhonov*, Natalia V. Tikhonova, Maria S. Timofeeva, Sergey V. Shikhalev *Ural State Agrarian University, Yekaterinburg, Russia; e-mail: tihonov75@bk.ru, ORCID : https://orcid.org/0000-0003-4863-9834 Abstract The GDF-11 protein has a positive effect on animals and humans in inflammatory and infectious processes, regeneration and rejuvenation, its high expression is observed in many organs and tissues. The relevance o f the problem of oral use of many proteins and peptides, including the GDF-11 protein, as drugs and in specialized and functional products is noted. The aim of the research is to develop a proteolysis-resistant peptide sequence o f the GDF-11 protein with virtual screening of its toxicity, allergenicity, uniqueness with subsequent synthesis of the corresponding plasmid for protein expression in E. coli. The GDF-11 protein, pET-25b(+) plasmids for expression in E. coli with the peptide sequence CTVDСFFECAFGСWDС have been used as objects o f study. The GDF-11 protein gene with the sequence CTVDСFFECAFGСWDС has been synthesized from oligonucleotides using the cyclic assembly method. The obtained plasmid sequence encoding the new GDF-11 protein has been treated with restriction endonucleases BamHI and XhoI and cloned into the pET-25b(+) vector for E. coli expression. The clones have been sequenced by the Sanger method. The distribution and identification of primers in the obtained sequence have been studied by the MALDI-TOF MS Ultraflex method. A new unique peptide sequence cTvDСFFECAFGСWDС with cyclization at the C1-C4, C1-C2, C1-C3 bonds of the GDF-11 protein is developed, which allows increasing its resistance to proteolysis and, accordingly, opens up the possibility of oral use in prophylactic food products. Based on virtual screening, it is established that the new peptide chain CTVDСFFECAFGСWDС of the GDF -11 protein is not toxic to the cardiovascular and nervous systems, is not hepatotoxic, does not have cytotoxicity, does not have allergenicity and is characterized by high plasma clearance and an average half-life. Valieva, Sh. S. et al. 2025. Construction of a proteolysis-resistant peptide sequence of the food recombinant protein GDF-11 and plasmid synthesis for its expression in E. coli. Vestnik ofMSTU, 28(2), pp. 143-150. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2025-28-2-143-150. 143