vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biologyvestnik-bio-msu-520Research ArticleКлеточная биологияCell BiologyИНДУЦИРОВАННЫЕ БИНАЗОЙ ИЗМЕНЕНИЯ МЕМБРАН ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОКBINASE INDUCED CHANGES OF TUMOR CELL MEMBRANESЗеленихинП. В.ZelenikhinP. V.

Зеленихин Павел Валерьевич – канд. биол. наук, доц. кафедры микробиологии Института фундаментальной медицины и биологии К(П)ФУ.

Россия, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18;

Kremlyovskaya st. 18, Kazan, 420008, Russia

pasha_mic@mail.ruГорбуноваА. С.GorbunovaA. S.

Горбунова Анна Сергеевна – магистрант кафедры микробиологии Института фундаментальной медицины и биологии К(П)ФУ.

Россия, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18;

Kremlyovskaya st. 18, Kazan, 420008, Russia

gorbunovaanna94@gmail.comБойерляйнК.BeuerleinK.

Бойерляйн Кнут – науч. сотр. Института фармакологии им. Рудольфа Буххайма Университета Гиссена.

Германия, 35392, г. Гиссен, Шубертштрассе, д.81

Schubertstrasse 81, Giessen, 35392, Germany

knut.beuerlein@pharma.med.uni-giessen.deМакееваА. В.MakeevaA. V.

Макеева Анна Владимировна – вед. инженер НИЛ биосинтеза и биоинженерии ферментов кафедры микробиологии Института фундаментальной медицины и биологии К(П)ФУ.

Россия, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18;

Kremlyovskaya st. 18, Kazan, 420008, Russia

avmakeeva.kpfu@gmail.comИльинскаяО. Н.IlinskayaO. N.

Ильинская Ольга Николаевна – докт. биол. наук, проф., зав. кафедрой микробиологии Института фундаментальной медицины и биологии К(П)ФУ.

Россия, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18;

Kremlyovskaya st. 18, Kazan, 420008, Russia

olga.ilinskaya@kpfu.ruКазанский (Приволжский) федеральный университетРоссияKazan Federal UniversityRussian FederationИнститут фармакологии им. Рудольфа Буххайма, университет ГиссенаГерманияRudolf Buchheim Institute of Pharmacology, Justus-Liebig-UniversityGermany2018230120187311015Copyright © Зеленихин П.В., Горбунова А.С., Бойерляйн К., Макеева А.В., Ильинская О.Н., 20182018Зеленихин П.В., Горбунова А.С., Бойерляйн К., Макеева А.В., Ильинская О.Н.Zelenikhin P.V., Gorbunova A.S., Beuerlein K., Makeeva A.V., Ilinskaya O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/520

Экзогенные рибонуклеазы бацилл могут селективно индуцировать апоптоз злокачественных клеток. В работе проведен анализ способности рибонуклеазы Bacillus pumilus – биназы – индуцировать процессы, приводящие к динамическому нарушению целостности мембран клеток аденокарциномы легких человека линии А549. Охарактеризовано влияние фермента в различных концентрациях на состояние цитоплазматической мембраны клеток и мембран митохондрий. При помощи методов проточной цитофлуориметрии и флуоресцентной микроскопии установлено, что воздействие биназы приводит к нарушению нормального функционирования мембран обоих типов, причем вначале нарушения затрагивают мембраны митохондрий. Проведенное исследование позволило выявить и визуализировать этапы влияния биназы на мембранные структуры клеток-мишеней и подтвердить, что бактериальная РНКаза индуцирует апоптоз клеток-мишеней преимущественно по “внутреннему” (митохондриальному) пути.

Exogenous ribonuclease of bacilli can selectively induce apoptosis of malignant cells. The analysis of the ability of Bacillus pumilus ribonuclease – binase – to induce processes, which lead to a dynamic disruption of the integrity of A549 human adenocarcinoma cell membranes, was performed. The influence of different enzyme concentrations on the state of the cytoplasmic membrane of cells and mitochondrial membranes was characterized. Using the methods of flow cytometry and fluorescence microscopy, it has been established that binase leads to normal functioning disruption of both types of membranes, with mitochondrial membranes affected first.The study allowed to identify and visualize the effects of binase on the membrane structures of target cells and to confirm that bacterial RNase induces apoptosis of target cells mainly through the “internal” (mitochondrial) pathway.

РНКазаBacillus pumilusбиназапротивоопухолевая активностьповреждения мембранаденокарцинома легкого А549RNaseBacillus pumilusbinaseаntitumor activitymembranes disruptionlung adenocarcinoma А549ReferencesArdelt W., Shogen K., Darzynkiewicz Z. Onconase and amphinase, the antitumor ribonucleases from Rana pipiens oocytes // Curr. Pharm. Biotechnol. 2008. Vol. 9. N 3. P. 215–225.Ardelt W., Shogen K., Darzynkiewicz Z. Onconase and amphinase, the antitumor ribonucleases from Rana pipiens oocytes // Curr. Pharm. Biotechnol. 2008. Vol. 9. N 3. P. 215–225.Kao R., Davies J. Fungal ribotoxins: a family of naturally engineered targeted toxins? // Biochem. Cell. Biol. 1995. Vol. 73. N 11–12. P. 1151–1159.Kao R., Davies J. Fungal ribotoxins: a family of naturally engineered targeted toxins? // Biochem. Cell. Biol. 1995. Vol. 73. N 11–12. P. 1151–1159.Ulyanova V., Vershinina V., Ilinskaya O. Barnase and binase: twins with distinct fates // FEBS J. 2011. Vol. 278. N 19. P. 3633–3643.Ulyanova V., Vershinina V., Ilinskaya O. Barnase and binase: twins with distinct fates // FEBS J. 2011. Vol. 278. N 19. P. 3633–3643.Cabrera-Fuentes H.A., Aslam M., Saffarzadeh M., Kolpakov A., Zelenikhin P., Preissner K.T., Ilinskaya O. Internalization of Bacillus intermedius ribonuclease (BINASE). induces human alveolar adenocarcinoma cell death // Toxicon. 2013. Vol. 69. P. 219–226.Cabrera-Fuentes H.A., Aslam M., Saffarzadeh M., Kolpakov A., Zelenikhin P., Preissner K.T., Ilinskaya O. Internalization of Bacillus intermedius ribonuclease (BINASE). induces human alveolar adenocarcinoma cell death // Toxicon. 2013. Vol. 69. P. 219–226.Ilinskaya O., Decker K., Koschinski A., Dreyer F., Repp H. Bacillus intermedius ribonuclease as inhibitor of cell proliferation and membrane current // Toxicology. 2001. Vol. 156. N 2–3. P. 101–107.Ilinskaya O., Decker K., Koschinski A., Dreyer F., Repp H. Bacillus intermedius ribonuclease as inhibitor of cell proliferation and membrane current // Toxicology. 2001. Vol. 156. N 2–3. P. 101–107.Mitkevich V.A., Kretova O.V., Petrushanko I.Y., Burnysheva K.M., Sosin D.V., Simonenko O.V., Ilinskaya O.N., Tchurikov N.A., Makarov A.A. Ribonuclease binase apoptotic signature in leukemic Kasumi-1 cells // Biochimie. 2013. Vol. 95. N 6. P. 1344–1349.Mitkevich V.A., Kretova O.V., Petrushanko I.Y., Burnysheva K.M., Sosin D.V., Simonenko O.V., Ilinskaya O.N., Tchurikov N.A., Makarov A.A. Ribonuclease binase apoptotic signature in leukemic Kasumi-1 cells // Biochimie. 2013. Vol. 95. N 6. P. 1344–1349.Zelenikhin P., Pukhovskaya V., Garipov A., Makeeva A., Sokolova, E., Ilinskaya O. Obvious and hidden reasons of breast cancer cell sensitivity to antitumor RNase // BioNanoScience. 2016. Vol. 6. N 4. P. 528–533.Zelenikhin P., Pukhovskaya V., Garipov A., Makeeva A., Sokolova, E., Ilinskaya O. Obvious and hidden reasons of breast cancer cell sensitivity to antitumor RNase // BioNanoScience. 2016. Vol. 6. N 4. P. 528–533.Makarov A.A., Kolchinsky A., Ilinskaya O.N. Binase and other microbial RNases as potential anticancer agents // Bioessays. 2008. Vol. 30. N 8. P. 781–790.Makarov A.A., Kolchinsky A., Ilinskaya O.N. Binase and other microbial RNases as potential anticancer agents // Bioessays. 2008. Vol. 30. N 8. P. 781–790.Makarov A.A., Ilinskaya O.N. Cytotoxic ribonucleases: molecular weapons and their targets // FEBS Lett. 2003. Vol. 540. N 1–3. P. 15–20.Makarov A.A., Ilinskaya O.N. Cytotoxic ribonucleases: molecular weapons and their targets // FEBS Lett. 2003. Vol. 540. N 1–3. P. 15–20.Ilinskaya O.N., Karamova N.S., Ivanchenko O.B., Kipenskaya L.V. SOS-inducing ability of native and mutant microbial ribonucleases // Mut. Res. 1996. Vol. 354. N 2. P. 203–209.Ilinskaya O.N., Karamova N.S., Ivanchenko O.B., Kipenskaya L.V. SOS-inducing ability of native and mutant microbial ribonucleases // Mut. Res. 1996. Vol. 354. N 2. P. 203–209.Ilinskaya O.N., Koschinski A., Repp H., Mitkevich V., Dreyer F., Scholtz J.M., Pace C.N., Makarov A. RNase-induced apoptosis: fate of calcium-activated potassium channels // Biochimie. 2008. Vol. 90. N 5. P. 717–725.Ilinskaya O.N., Koschinski A., Repp H., Mitkevich V., Dreyer F., Scholtz J.M., Pace C.N., Makarov A. RNase-induced apoptosis: fate of calcium-activated potassium channels // Biochimie. 2008. Vol. 90. N 5. P. 717–725.Dudkina E., Ulyanova V., Shah Mahmud R., Khodzhaeva V., Dao L., Vershinina V., Kolpakov A., Ilinskaya O. Three-step procedure for preparation of pure Bacillus altitudinis ribonuclease // FEBS Open Bio. 2016. Vol. 6. N 1. P. 24–32.Dudkina E., Ulyanova V., Shah Mahmud R., Khodzhaeva V., Dao L., Vershinina V., Kolpakov A., Ilinskaya O. Three-step procedure for preparation of pure Bacillus altitudinis ribonuclease // FEBS Open Bio. 2016. Vol. 6. N 1. P. 24–32.Yakovlev G.I., Moiseyev G.P., Struminskaya N.K., Borzykh O.A., Kipenskaya L.V., Znamenskaya L.V., Leschinskaya I.B., Chernokalskaya E.B., Hartley R.W. Mutational analysis of the active site of RNase of Bacillus intermedius (BINASE) // FEBS Lett. 1994. Vol. 354. N 3. P. 305–306.Yakovlev G.I., Moiseyev G.P., Struminskaya N.K., Borzykh O.A., Kipenskaya L.V., Znamenskaya L.V., Leschinskaya I.B., Chernokalskaya E.B., Hartley R.W. Mutational analysis of the active site of RNase of Bacillus intermedius (BINASE) // FEBS Lett. 1994. Vol. 354. N 3. P. 305–306.Freshney R.I. Culture of animal cells: a manual of basic technique and specialized applications. New Jersey: Wiley-Blackwell, 2016. 728 pp.Freshney R.I. Culture of animal cells: a manual of basic technique and specialized applications. New Jersey: Wiley-Blackwell, 2016. 728 pp.

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