Verbetering van het antikankerpotentieel van Aspergillus Favus endofyt van jojobataxol door conjugatie van gouden nanodeeltjes via bestraling
May 30, 2023
Discussie
Schimmel-endofyten met taxolproducerende potentie wekten de hoop op massaproductie vanTaxol vanwege hun snelle groei, kosteneffectief fermentatieproces, onafhankelijkheid van het klimaatveranderingen en haalbaarheid van genetische manipulatie. echter, deanticipatie van schimmels voor industrieelproductie van Taxol is uitgedaagd door hun lagere reproduceerbare opbrengst en verlies vanTaxolproductiviteit met de subkweek [14, 16, 26, 39, 45, 53, 54]. De meeste van de endofytischeTaxol-producerende schimmels werden geïsoleerd uitbelastingsp. EnPodocarpussp. die erbij horenaan de familie Taxaceae [18, 39]. Verkenning van de Taxol-productie door endofytische schimmels uitplanten buiten de Taxaceae-familie met waarschijnlijke Taxol-productiviteit is het belangrijkste doel vanbiotechnologen.Jojobaplant is een van de meest traditioneel erkende geneeskrachtige plantenvanwege de etnofarmacologische relevantie ervan, zoals antimicrobiële activiteit, ontstekingsremmend enactiviteiten tegen kanker [24, 55]. Het doel van deze studie was dus om deTaxol produceert potentie van de endofytische schimmels van dejojobaplant. Onder de hersteldenschimmels, het endofytische isolaatA. favorietgaf de hoogste Taxol-opbrengst (88,65 ug/l), zoals geverifieerdvan de TLC-, UV-absorptie- en HPLC-analyse. Een soortgelijk screeningsparadigma voorTaxolproductie is gemeld voor endofyten vanGinkgo biloba [28] en andere planten[15, 18, 20, 39, 56]. De Taxol opbrengst doorA. favorietis overeengekomenP.polonicum, een endofyten vanGinkgo biloba [28] EnA. favipes [15, 39], A. terreus [15, 39], een endofyt vanP. genadig, evenals voor endofyten vanbelastingspp. zoalsA. candidus, Fusarium solani [57], A. niger [58], EnA. fumigatus. De identiteit vanA. favoriet, de krachtige Taxol-producerende schimmelisolaat, werd bevestigd door de moleculaire analyse van het ITS-gebied en de sequentie wasgedeponeerd op Genbank met toetreding #MW485934.1, evenals bij Assiut University MycologicalCenter (AUMC), Egypte met afzetting # AUMC13892. Zo ook de identiteit vanA. favorietwerd bevestigd op basis van de volgorde van de ITS-regio [49, 59], 2018, 2019, [1, 11, 36, 43, 60–68]. De chemische structuur van geëxtraheerd Taxol uitA. favorietwas1 HNMR en FT-IRanalyses.
De opgeloste signalen van HNMR voorA. favorietTaxol was identiek aan de standaardTaxol, dat werd verdeeld tussen 1,0 en 8,0 ppm. Drie protonsignalen werden opgelost op1.0–3.0 ppm overeenkomend met methyl-, acetaat- en acetyleengroepen, terwijl de signalen vooraromatische delen werden gescheiden bij 6,5–9.0 ppm [17, 45]. Consequent, voor alle Taxane scafvouwen, werden signalen voor hun zijketens protonen opgelost bij 2.0–7.0 ppm, terwijl die voor benzoaat (C2), fenyl (C3) en benzamide (C3) groepen werden gescheiden bij 7.0 en 8,4 ppm [69] ( [70]. De FT-IR-spectra vanA. favorietTaxol was als authentiek Taxol, samenvallend met Taxolvan andere schimmelisolaten [3], Visalakchi et al. 2010). De opbrengst van Taxol uitA. favorietwasgeoptimaliseerd door responsoppervlakmethodologie met behulp van Plackett-Burman Design [17–20, 45, 46, 49, 71]. De opbrengst aan Taxol werd verhoogd met ongeveer 1,8-voudig na reactie op de faculteitontwerp voedingsoptimalisatieproces [17, 45]. De zeer significante variabelen die van invloed zijnTaxolproductie doorA. favorietwerd verder geoptimaliseerd met het CCD-ontwerp, wat het maximum geeftopbrengst (302,72 ug/l) met cysteïne (0,5 g/L) bij pH 6,0 en 7 dagen geïncubeerd. In eentrachten de productie van Taxol te verhogen doorA. favoriet, werden de schimmelsporen blootgesteldioniserende - straling en de sporen werden gekweekt op het gemodificeerde moutextractbouillonmedium,en Taxol werd geëxtraheerd en gekwantificeerd. Bij bestraling met -stralen daalt de opbrengst van TaxolA. fategenwas niet significant verhoogd in vergelijking met de controleculturen, wat duidt op een gebrekvan inductie van biosynthetische gencluster van Taxol. De opbrengst aan Taxol was echter lichtverhoogd doorFusarium maireEnNodulisporium stijlvormigals reactie op gammastralingactie [1, 72], El-Sayed et al., 2020). Taxolproductiviteit doorA. favorietals antwoord op verschillendemedia is onderzocht.A. favorietgaf de hoogste Taxol-opbrengst door te telen op Czapek's-Doxmedia en moutextract, zoals consistent met de resultaten voor de productie van Taxol doorA. terreus [16, 53] EnP. polonium [28]. Er werd echter melding gemaakt van de voorkeur van PDB voor de productie van TaxolA. openhartigEnF. solani [73].
Tabel 7Antimicrobiële activiteit van Taxol tegen verschillende pathogene micro-organismen weergegeven door de diameter van remmingszone (mm)
Om de targetbaarheid te vergroten, oplosbaarheid en werkzaamheid van Taxol om te binden met het doeleiwitin vivo zijn verschillende succesvolle proeven gemotiveerd. Conjugatie van AuNP's met deminder oplosbare chemotherapeutische geneesmiddelen is een van de recente geweldige technologieën om te vergrotende oplosbaarheid en targetability van verschillende chemotherapeutica. De gezuiverde Taxol vanA. favorietwerd geconjugeerd met AuNP's, in aanwezigheid van PVP als afdekking en stabilisatiemiddel, gemedieerd door bestraling door -stralen. De AuNP werd bereid door een op bestraling gebaseerdevermindering van de aanwezigheid van PVP als stabilisatoren om de metaalcolloïden te voorkomensnelle aggregatie, zoals blijkt uit de kleurverandering en een sterke absorptieband bij λ540 nm. De kleurverandering wordt meestal toegeschreven aan de oppervlakte-plasmonresonantie (SPR) [74], en de scherpe pieken met hoge intensiteit zorgen voor de hoogste opbrengst en grootteverdeling van degesynthetiseerde AuNP's. Gammabestraling is geverifieerd als een van de meest wenselijkemethoden voor de synthese van metallische nanodeeltjes vanwege hun sterk reducerende radicalen enhet genereren van vrije elektronen zonder vorming van bijproducten [50]. De deeltjesgrootte verkregen uitDLS-metingen 47,58 nm waren groter dan de TEM-resultaten (13.0–21.0 nm) omdat DLSanalyse meet de hydrodynamische straal. Uit de XRD-analyse, de ontwikkeling vankristalstructuur van het Taxol-PVP-AuNPs-consortium is zoals blijkt uit de diffractiepieken op 2ɵ=38.18 graden, 44.01 graden, 64.57 graden, 77.67 graden en 81.74 graden die de observaties van Bragg beschrevenbij respectievelijk (111), (200), (220), (311) en (222) [51]. De gesynthetiseerde AuNP'stoonde kristalsterkte en zorgde voor de face-centered cubic (fcc) kristallijne structuureen amorfe piek op 19,25 graden voor Taxol die is opgenomen in de organisatie en permanentievan AuNP's [52].
Deantiproliferatieve activiteitvan Taxol-PVP-AuNPs-conjugaten werd beoordeeld tegenHEPG-2- en MCF-7-cellijnen, afzonderlijk normaliserend naar native Taxol en AuNP's. Debiologische activiteit van Taxol was dramatisch verhoogd na conjugatie met AuNP's, vergelekenaan natief Taxol als controle.
De verbeterdeactiviteit tegen kankervan Taxol door AuNP's zou te wijten kunnen zijn aan de dalingop lymfedrainage, verhoogde bloedcirculatie en oplosbaarheid van Taxolconjugatie met AuNP's, en vergeleken met native Taxol [75]. AuNP's ontvangen geweldigaandacht vanwege hun lage toxiciteit, grotere veelzijdigheid om aan te binden met verschillende moleculen,en biocompatibiliteit [76]. Van de IC50waarden, Taxol-PVP-AuNPs consortium disspeelde een significante activiteit tegen HEPG-2 en MCF-7, vergeleken met native Taxolen AuNP's afzonderlijk. Met betrekking tot de bioactiviteit van AuNP's, het antiproliferatievede activiteit van het Taxol-PVP-AuNPs-consortium was ongeveer 4 keer zo hoog in vergelijking metAuNP's als controle. Interessant genoeg was de activiteit van het Taxol-AuNPs-consortium aannemelijkin overeenstemming met de authentieke Taxol. De antimicrobiële werking vanA. favorietTaxol-AuNP'sconsortium werd geëvalueerd tegen verschillende pathogene multiresistente micro-organismen. Na conjugatie met AuNP's was de antimicrobiële activiteit van Taxol sterkverhoogd in vergelijking met native Taxol en AuNP's, afzonderlijk. Taxol-AuNPS-consortiumvertoonde de hoogste activiteit tegenE. agglomeraten, C. albicans, EnE coli.Dehogere activiteit van Taxol na conjugatie met AuNP's verifieert de biologische beschikbaarheid,oplosbaarheid en werkzaamheid van Taxol om in vivo te binden aan het beoogde tubuline-eiwit.
Aanvullende informatie
De online versie bevat aanvullend materiaal dat beschikbaar is op
DankbetuigingenWe waarderen de financiële steun van de Academie voor Wetenschappelijk Onderzoek en Technologie, Egypte, aan prof. Ashraf SA El-Sayed. We danken Dr. Nabil Z. Mohamed, EFBL-lid, voor zijn begeleidingover de chromatografische analyse van Taxol en identificatie van schimmels.
Bijdrage van de auteurAIE, MK en GME conceptualiseren het onderzoeksvlak. SSA voert het experiment uitwerk. ASE schreef het manuscript. AFE reviseert en bewerkt het manuscript. Alle auteurs hebben gelezen en goedgekeurdhet definitieve handschrift.
FinancieringOpen access financiering verstrekt door The Science, Technology & Innovation Funding Authority(STDF) in samenwerking met The Egyptian Knowledge Bank (EKB). De financiële ondersteuning stellen wij zeer op prijsvan de Egyptische Academie voor Wetenschappelijk Onderzoek en Technologie, ASRT-2021.
Beschikbaarheid van dataAlle gegevens zijn beschikbaar op dit manuscript.
Toestemming voor publicatieNiet toepasbaar
Referenties
1. El-Sayed, ASAFE, Fujimoto, S., Yamada, C., Suzuki, H. (2010). Enzymatische synthese van -glutamylglutamine, een stabiel glutamine-analogon, door -glutamyltranspeptidase van Escherichia coliK-12(2010). Biotechnologiebrieven, 32(12), 1877–1881.
2. Goldspiel, BR (1997). Klinisch overzicht van de taxanen.Farmacotherapie, 17, 110S-125S.
3. Kumaran, RS, Muthumary, J., & Hur, BK (2008). Productie van taxol uitPhyllosticta spinarum, een endofytische schimmel van Cupressus sp.Engineering in levenswetenschappen, 8, 438–446.
4. Schif, PB, Fant, J., & Horwitz, SB (1979). Bevordering van de assemblage van microtubuli in vitro door taxol.Natuur, 277, 665–667.
5. Wani, MC, Taylor, HL, Wall, ME, Coggon, P., McPhail, AT (1971) Antitumormiddelen voor planten. VI.De isolatie en structuur van Taxol, een nieuw antileukemie- en antitumormiddel van Taxus bretvifolia.Tijdschrift van de American Chemical Society(pp. 2325-2327).
6. Malik, S., Cusidó, RM, Mirjalili, MH, Moyano, E., Palazón, J., & Bonfll, M. (2011). Productie van deantikankermedicijn taxol inTaxus baccatasuspensieculturen: een overzicht.Procesbiochemie, 46, 23–34.
7. Kingston, DG, Jagtap, PG, Yuan, H., & Samala, L. (2002). De chemie van taxol en aanverwantentaxoïden. Fortschritte der Chemie organischer Naturstofe. Vooruitgang in de chemie van organisch natuurlijkproducten.Vooruitgang in de chimie van natuurlijke organische stoffen, 84, 53–225.
8. Kingston, DGI, Samaranayake, G., & Ivey, CA (1990). De chemie van Taxol, een klinisch bruikbaremiddel tegen kanker1.Journal of natuurlijke producten, 53, 1–12.
9. Exposito, O., Bonfll, M., Moyano, E., Onrubia, M., Mirjalili, M., Cusido, R., & Palazon, J. (2009).Biotechnologische productie van taxol en verwante taxoïden: huidige stand van zaken en vooruitzichten.Tegen kankerAgenten in medicinale chemie, 9, 109–121.
10. Stierle, A., Strobel, G., Stierle, D., Grothaus, P., & Bignami, G. (1995). De zoektocht naar een Taxol-promicro-organisme onder de endofytische schimmels van de Pacifc taxus, Taxus brevifolia.Dagboek vanNatuurlijke producten, 58, 1315–1324.
11. Stierle, A., Strobel, G., & Stierle, D. (1993). Taxol- en taxaanproductie door Taxomyces andreanae,een endofytische schimmel van Pacifc taxus.Wetenschap, 260, 214–216.
12. Li J -y., Strobel G, Sidhu R, Hess WM, Ford EJ (1996) Endofytische taxolproducerende schimmels van kalecipres, Taxodium distichum.Microbiologie. 142:2223–2226.
13. Strobel, G., & Daisy, B. (2003). Bioprospectie voor microbiële endofyten en hun natuurlijke producten. Microbiologie en moleculaire biologie beoordelingen, 67, 491–502.
14. El-Sayed, ASA, Yassin, MA, & Ali, GS (2015). Transcriptionele en proteomische profilering vanVanafgillus favipesals reactie op zwavelgebrek.PLoS EEN.
15. El-Sayed, ASA, Mohamed, NZ, Safan, S., Yassin, MA, Shaban, L., Shindia, AA, Shad Ali,G., & Sitohy, MZ (2019). Het herstellen van de biosynthetische machines van Taxol van Aspergillus terreus doorPodocarpus gracilior Pilger-microbioom, met het ophalen van de ribosoombiogenese-eiwitten van WD40superfamilie.Wetenschappelijke rapporten, 9, 11534.
16. El-Sayed, ASA, Safan, S., Mohamed, NZ, Shaban, L., Ali, GS, & Sitohy, MZ (2018).Inductie van taxolbiosynthese door Aspergillus terreus, endofyt van Podocarpus gracilior Pilger,na intieme interactie met de endogene microben van de plant.Procesbiochemie, 71, 31–40.
17. El-Sayed, ASA, Fathalla, M., Yassin, MA, Zein, N., Morsy, S., Sitohy, M., & Sitohy, B.(2020). Conjugatie van Aspergillus favipes taxol met porfyrine verhoogt de antikankeractiviteitvan taxol en verbetert de cytotoxische effecten ervan.Moleculen, 25, 1–13.
Vraag voor meer:
E-mail:wallence.suen@wecistanche.com whatsapp: plus 86 15292862950
