Введение к работе
Актуальность темы. Л скипім относятся к широко распространенным в природе углсводсвязывающпм белкам неиммуноглобулиновой природы, обладающие общим свойством обратимо и избирательно связывать углеводы и углеводные детерминанты биополимеров без изменения их ковалентной структуры.
Лектины, локализованные на клеточных поверхностях, обнаружены в организмах, стоящих на самых разных уровнях эволюционного развития - от вирусов и микроорганизмов до млекопитающих и человека.
В последние годы значительно возрос научный интерес к лектинам и агглютининам бактерий. Одной из главных причин повышенного внимания являются данные о ведущей роли бактериальных лектинов во взаимодействии патоген-хозяин. Показано, но эти белки, включая экзотоксины, принимают участие в специфической адгезии Зактерпіі к животным клеткам, которая предшествует развитию инфекционного процесса (Aiidersson П. et al., 1981. Hormark S.,et al., 1989.)
Важное значение имеют исследования, связанные с поиском, выделением и применением лектинов. Однако, на дальнейшем развитии этих исследований может отрица-іельио сказаться отставание в исследовании роли лектинов, оценке нх биологической
Для разработки научно-обоснованного подхода направленного выбора лектинов іри нх практическом применении необходимо выявление как общих закономерностей механизма углевод-белкового взаимодействия и его информационных возможностей, гак п особенностей, характерных для конкретных биологических систем ассоциативных).
Очень актуально при изучении взаимоотношений микро- и макроорганизмов уста-юпление сопряженности лектин-углеводных взаимосвязей с системой иммунитета жи-ютных и растений. Поэтому, хотя все тенденции развития современной лектннологии !ажиы, необходимо уделить особое внимание пониманию роли лектина при межклеточных и межмолекулярных взаимодействиях. Не менее важно изучение биологиче-:кой активности лектинов бактерий и для понимания их роли в самой бактериальной слетке, и одновременно во взаимодействии с микро- и макроорганизмамн.
Бактерии являются богатым источником получения широкого спектра лектинов и гоэтому они представляют несомненный интерес. В свете дальнейших перспектив в ісіюльзовашш лектинов как биологически активных веществ в медицине (вакцины, шмупомодуляторы), экспериментальной биологии (тонкие аналитические реагенты іри выделении и очистке гликоконыогатов, исследовании углеводных рецепторов на юперхности живых объектов), сельском хозяйстве (симбиоз, защита растений), изу-існне нх биологической активности становится особенно важным и актуальным. Од-юврсменно, с обнаружением бактериальных лектинов, появляется реальная возмож-юсп. получения высокоактивного препарата лектина с редкой углеводной спецнфнч-юсп.ю в достаточном количестве, в любое время и по доступной цене.
Цель и задачи исследования. Настоящая работа посвящена обнаружению и ис-;ледованию биологической активности лектинов бактерии рода Azospirillum: взаимо-(ейегшно с компонентами корней пшеницы, бактерицидной и фунгицидной активно-:гям, мнтогенной и противоопухолевой активностям, взаимодействию с компонента-.ш плазмы крови; а также получению высокоактивного препарата фукозосиецифич-юго лектина. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1 .Охарактеризовать взаимодействие лектина азоспнрилл с корнями пшеницы
2.Оценить нитрогеназную активность азоспнрилл в присутствии активного фуко-
4 зоспецифичного лектнна на поверхности клеток
3.Выяснить, обладает ли фукозоспецифичный лектин бактерицидной и фунгицид-ной активностью
4.Выявить митогенную и противоопухолевую активность фукозосиецнфпчпогс лектнна азоспирилл.
5.Изучить возможность использования лектинов для исследования плазмы крови человека.
6.Подобрать оптимальные условия выращивания азоспирилл для получения высокоактивного препарата лектнна.
Научная новизна. Впервые было показано, что лектин азоспирилл с редкой фу-козной специфичностью способен оказывать как стимулирующее, так и ингибирую-щее действие на прорастание зерновок пшеницы.
Установлено, что отсутствие активного лектнна на поверхности клеток уменыиаег нитрогеназную активность азоспирилл.
Впервые показано, что фукозоспецифичный лектин обладает бактерицидными свойствами по отношению к некоторым патогенным бактериям.
Впервые на примере бластогенной трансформации лимфоцитов человеческой крови, показано, что фукозоспецифичный лектин азоспирилл обладает митогенной активностью.
Впервые установлено, что фукозоспецифичный лектин азоспирилл способен проявлять противоопухолевую активность на уровне целого организма.
Предпринята попытка использования лектинов азоспирилл в исследовании плазмы крови человека.
Практическая значимость. Изучение биологической активности бактериальных лектинов дает возможность оценить их роль во взаимодействии с микро- и макроорганизмами, способствует широкому их применению в различных областях экспериментальной биологии (в гистохимии - исследование углеводных рецепторов; микробиологии - изучение процессов вирусной и микробной инфекции; биофизике - изучение структурных поверхностей) и медицине. Обнаружение у фукозоспецифичного лектина азоспирилл таких биологических активностей как митогенная, противоопухолевая, бактерицидная, а также специфическое взаимодействие его с компонентами плазмы крови и мембранами эритроцитов при некоторых заболеваниях человека, делают весьма перспективным применение данного лектнна в качестве диагностического и лечебного препарата.
Кроме того появляется реальная возможность получения высокоактивного комер-ческого препарата лектина из бактерий с редкой углеводной специфичностью и достаточном количестве, в любое время и по доступной цене.
Материалы диссертационной работы нашли применение па кафедре биохимии, биофизике СГУ при проведении занятий со студентами. Использовались для учебных исследований на кафедре клинической лабораторной диагностики СГМУ. Применение и использование материалов диссертации подтверждается соответсвующимн актами.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1.Взаимодействие лектинов азоспирилл с компонентами корней пшеницы
2.Влияние присутствия активного фукозоспецифичного лектина на нитрогеназную
активность азоспирилл. 3.Определение митогенной и противоопухолевой активности фукозоспецифичного
лектина.
5 4.Использование лектинов азоспирилл в исследованиях плазмы крови человека. 5.Подбор оптимальных условий выращивания азоспирилл для получения высоко
активного препарата фукозоспецифичного лектина. Работа выполнена в лаборатории микробиологии ИБФРМ РАН в соответствии с плановой тематикой "Физиолого-биохнмическая роль белков-агглютининов клеточной поверхности бактерий" (№ гос. регистрации 01910022283, научный руководитель Н.Е.Никитина).
Апробация работы. Основные результаты и положения работы представлялись на 14 Международном биохимическом конгрессе (Прага,1988), II Международном семинаре-симпозиуме по сверхпродукцни микробных метаболитов (ЧССР.1988), I республиканской конференции, посвященной 100-летию открытия первого лектина (Тарту, Таллин, 1988), Международной лектнновой конференции "Interlec-11" (Тарту ,1989), VIII Восточно-европейском симпозиуме по биологической фиксации азота "Nitrogenfix-92" (Саратов 1992), Международном Рабочем совещании по ассоциативному взаимодействию азотфикенрующих бактерий с растениями (Саратов, 1995) и на отчетных конференциях ИБФРМ РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ в отечественной и зарубежной печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, включающих обзор литературы, описание материалов и методов исследования, изложение полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка использованных литературных источников. Работа изложена на 105 страницах, иллюстрирована 13 рисунками и содержит 5 таблиц. Список использованных литературных источников включает 128 наименований, в том числе 77 зарубежных.