zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1965Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕSPECTROSCOPY IN BIOLOGY AND MEDICINEЛигандсвязывающая активность рекомбинантного рецептора тетрациклиновых антибиотиков TetR по данным флуоресцентной спектроскопииLigand-Binding Activity of Recombinant Tetracycline Antibiotics Receptor TetR as Determined by Fluorescence SpectroscopyСерченяТ. С.SerchenyaT. S.

Минск

Minsk

serchenya@iboch.byЛапинаВ. С.LapinaV. S.

Минск

Minsk

СвиридовО. В.SviridovO. V.

Минск

Minsk

Институт биоорганической химии НАН БеларусиInstitute of Bioorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202526092025925603611Copyright © Серченя Т.С., Лапина В.С., Свиридов О.В., 20252025Серченя Т.С., Лапина В.С., Свиридов О.В.Serchenya T.S., Lapina V.S., Sviridov O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1965

Методами флуоресцентной спектроскопии изучена лигандсвязывающая активность рекомбинантного рецептора TetR в отношении тетрациклина (Тс) и его аналогов (ТС). Добавление Тс к раствору функционально активного белка вызывало тушение триптофановой флуоресценции TetR  на 80 % и многократно усиливало эмиссию Тс. Образовавшийся комплекс TetR-Тс проявлялся продуцированием полосы безызлучательного переноса энергии от возбужденного при 280 нм остатка триптофана к лиганду в области флуоресценции Тс с максимумом при 510 нм (FRET-эффект). Другие ТС (4-эпи-Тс и лимециклин) также связывались с TetR и проявляли свойства флуоресцентных зондов. Спектральные эффекты комплексообразования уменьшались или полностью исчезали в случаях частично или полностью денатурированного TetR в присутствии мочевины. Показано, что флуоресцентная спектроскопия может служить надежным инструментом оценки ТС-связывающей активности рекомбинантного TetR в ходе его получения, хранения и технологической обработки для практического применения в качестве ключевого компонента биоаналитических систем для определения тетрациклиновых антибиотиков в продуктах питания.

The ligand-binding activity of recombinant receptor TetR towards tetracycline (Tc) and its analogues (TC) has been studied by fluorescence spectroscopy. The addition of Tc to the functionally active protein  in a solution quenched TetR tryptophan fluorescence by 80% and greatly enhanced the emission of Tc. The formation of the TetR-Tc complex was manifested by the appearance of a band in the Tc fluorescence region with a maximum at 510 nm, resulting from non-radiative energy transfer (FRET effect) from an excited tryptophan residue at 280 nm to the ligand. Other TCs (4-epi-Tc and lymecycline) also bound to TetR, exhibiting the properties of fluorescent probes. The spectral effects of complexation were reduced or completely disappeared in cases of partially or completely denatured TetR in the presence of urea. Therefore, fluorescence spectroscopy can serve as a reliable tool for assessing the TC-binding activity of recombinant TetR in the course of its preparation, storage and technological processing for practical use as a key component of bioanalytical systems for the determination of tetracycline antibiotics in food. 

рекомбинантный TetRрепрессор гена и рецептор тетрациклиновантибиотики группы тетрациклиновтушение флуоресценцииFRET-эффектлиганд-белковое связываниеrecombinant TetRgene repressor and tetracycline receptortetracycline antibioticsfluorescence quenchingFRET effectligand-protein bindingReferencesM. G. Bacanli. Arch. Toxic., 98 (2024) 1717—1725M. G. Bacanli. Arch. Toxic., 98 (2024) 1717—1725M. M. J. Arsène, A. K. L. Davares, I. V. Podoprigora, L. A. Smolyakova, S. Souadkia, I. Khelifi, M. S. Das. Vet. World, 15, N 3 (2022) 662—671M. M. J. Arsène, A. K. L. Davares, I. V. Podoprigora, L. A. Smolyakova, S. Souadkia, I. Khelifi, M. S. Das. Vet. World, 15, N 3 (2022) 662—671И. С. Сазыкин, Л. Е. Хмелевцова, Е. Ю. Селиверстова, М. А. Сазыкина. Прикл. биохимия и микробиология, 57, № 1 (2021) 24—35И. С. Сазыкин, Л. Е. Хмелевцова, Е. Ю. Селиверстова, М. А. Сазыкина. Прикл. биохимия и микробиология, 57, № 1 (2021) 24—35J. Filipek, K. Chalaskiewicz, A. Kosmider, M. Nielipinski, A. Michalak, M. Bednarkiewicz, M. Goslawski-Zeligowski, F. Prucnal, B. Sekula, A. J. Pietrzyk-Brzezinska. J. Struct. Biology, 216, N 2 (2024) 108071J. Filipek, K. Chalaskiewicz, A. Kosmider, M. Nielipinski, A. Michalak, M. Bednarkiewicz, M. Goslawski-Zeligowski, F. Prucnal, B. Sekula, A. J. Pietrzyk-Brzezinska. J. Struct. Biology, 216, N 2 (2024) 108071S. E. Reichheld, Z. Yu, A. R. Davidson. Proc. Natl. Acad. Sci., 106, N 52 (2009) 22263—22268S. E. Reichheld, Z. Yu, A. R. Davidson. Proc. Natl. Acad. Sci., 106, N 52 (2009) 22263—22268W. Hinrichs, C. Fenske. Tetracyclines in Biology, Chemistry and Medicine, Birkhäuser, Basel (2001) 107—123W. Hinrichs, C. Fenske. Tetracyclines in Biology, Chemistry and Medicine, Birkhäuser, Basel (2001) 107—123Y. Fan, J. Peng, J. Liu, J. Wang. Microchem. J., 199 (2024) 109931Y. Fan, J. Peng, J. Liu, J. Wang. Microchem. J., 199 (2024) 109931V. K. Meyer, C. V Chatelle, W. Weber, R. Niessner, M. Seidel. Anal. Bioanal. Chem., 412, N 14 (2020) 3467—3476V. K. Meyer, C. V Chatelle, W. Weber, R. Niessner, M. Seidel. Anal. Bioanal. Chem., 412, N 14 (2020) 3467—3476S. Li, D. Chen, Z. Liu, S. Tao, T. Zhang, Y. Chen, L. Bao, J. Ma, Y. Huang, S. Xu, L. Wu, S. Chen. J. Hazard. Materials, 460 (2023) 132311S. Li, D. Chen, Z. Liu, S. Tao, T. Zhang, Y. Chen, L. Bao, J. Ma, Y. Huang, S. Xu, L. Wu, S. Chen. J. Hazard. Materials, 460 (2023) 132311W. Q. Xia, J. Liu, J. P. Wang. Anal. Chim. Acta, 1276 (2023) 341609W. Q. Xia, J. Liu, J. P. Wang. Anal. Chim. Acta, 1276 (2023) 341609G. Wang, W. Q. Xia, J. X. Liu, J. P. Wang, J. Liu. Microchem. J., 150 (2019) 104184G. Wang, W. Q. Xia, J. X. Liu, J. P. Wang, J. Liu. Microchem. J., 150 (2019) 104184N. Moeller, E. Mueller-Seitz, O. Scholz, W. Hillen, A. A. Bergwerff, M. Petz. Eur. Food Res. Technol., 224, N 3 (2007) 285—292N. Moeller, E. Mueller-Seitz, O. Scholz, W. Hillen, A. A. Bergwerff, M. Petz. Eur. Food Res. Technol., 224, N 3 (2007) 285—292О. В. Евдокимова, Е. В. Охремчук, А. А. Муратова, Л. Н. Валентович, К. И. Михайлопуло, И. И. Вашкевич, О. В. Свиридов. Сб. науч. тр. “Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты”, Минск, Бел. навука (2023) 31—55О. В. Евдокимова, Е. В. Охремчук, А. А. Муратова, Л. Н. Валентович, К. И. Михайлопуло, И. И. Вашкевич, О. В. Свиридов. Сб. науч. тр. “Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты”, Минск, Бел. навука (2023) 31—55M. Takahashi, L. Altschmied, W. Hillen. J. Mol. Biol., 187, N 3 (1986) 341—348M. Takahashi, L. Altschmied, W. Hillen. J. Mol. Biol., 187, N 3 (1986) 341—348S. E. Reichheld, A. R. Davidson. J. Mol. Biol., 361, N 2 (2006) 382—389S. E. Reichheld, A. R. Davidson. J. Mol. Biol., 361, N 2 (2006) 382—389G. J. Palm, I. Buchholz, S. Werten, B. Girbardt, L. Berndt, M. Delcea, W. Hinrichs. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, 1868, N 6 (2020) 140404G. J. Palm, I. Buchholz, S. Werten, B. Girbardt, L. Berndt, M. Delcea, W. Hinrichs. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, 1868, N 6 (2020) 140404Т. С. Серченя, И. И. Вашкевич, О. В. Свиридов. Докл. НАН Беларуси, 54, № 6 (2010) 62—67Т. С. Серченя, И. И. Вашкевич, О. В. Свиридов. Докл. НАН Беларуси, 54, № 6 (2010) 62—67Т. С. Серченя, О. В. Свиридов. Докл. НАН Беларуси, 57, № 3 (2013) 89—94Т. С. Серченя, О. В. Свиридов. Докл. НАН Беларуси, 57, № 3 (2013) 89—94К. И. Михайлопуло, Т. С. Серченя, Е. П. Киселева, Ю. Г. Чернов, Т. М. Цветкова, Н. В. Ковганко, О. В. Свиридов. Журн. прикл. спектр., 75, № 6 (2008) 859—866 [K. I. Mikhailopulo, T. S. Serchenya, E. P. Kiseleva, Yu. G. Chernov, T. M. Tsvetkova, N. V. Kovganko, O. V. Sviridov. J. Appl. Spectrosc., 75, N 6 (2008) 857—863]К. И. Михайлопуло, Т. С. Серченя, Е. П. Киселева, Ю. Г. Чернов, Т. М. Цветкова, Н. В. Ковганко, О. В. Свиридов. Журн. прикл. спектр., 75, № 6 (2008) 859—866 [K. I. Mikhailopulo, T. S. Serchenya, E. P. Kiseleva, Yu. G. Chernov, T. M. Tsvetkova, N. V. Kovganko, O. V. Sviridov. J. Appl. Spectrosc., 75, N 6 (2008) 857—863]G. Wang, H. C. Zhang, J. Liu, J. P. Wang. Anal. Biochem., 564-565 (2019) 40—46G. Wang, H. C. Zhang, J. Liu, J. P. Wang. Anal. Biochem., 564-565 (2019) 40—46W. Q. Xia, P. L. Cui. Microchem. J., 170, N 4 (2021) 106779W. Q. Xia, P. L. Cui. Microchem. J., 170, N 4 (2021) 106779Д. А. Семенов, Т. П. Северинчик, О. С. Куприенко. Тез. докл. XХ междунар. науч. конф. “Молодежь в науке”, 20—22 сентября 2023 г., Минск, Бел. навука (2023) 776—778Д. А. Семенов, Т. П. Северинчик, О. С. Куприенко. Тез. докл. XХ междунар. науч. конф. “Молодежь в науке”, 20—22 сентября 2023 г., Минск, Бел. навука (2023) 776—778J. R. Lakowicz. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2nd ed., New York, Kluwer Academic-Plenum Publ. (1999)J. R. Lakowicz. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2nd ed., New York, Kluwer Academic-Plenum Publ. (1999)M. De Weert, L. Stella. J. Mol. Struct., 998, N 1-3 (2011) 144—150M. De Weert, L. Stella. J. Mol. Struct., 998, N 1-3 (2011) 144—150M. De Weert, C. Schönbeck. Eur. J. Pharm. Sci., 203 (2024) 106930M. De Weert, C. Schönbeck. Eur. J. Pharm. Sci., 203 (2024) 106930E. R. Mojica, E. Nguyen, M. Rozov, F. V. Bright. J. Fluoresc., 24, N 4 (2014) 1183—1198E. R. Mojica, E. Nguyen, M. Rozov, F. V. Bright. J. Fluoresc., 24, N 4 (2014) 1183—1198M. D. A. Dantas, H. A. Tenorio, T. I. B. Lopes, H. J. V. Pereira, A. J. Marsaioli, I. M. Figueiredo, J. C. C. Santos. Int. J. Biol. Macromol., 102 (2017) 505—514M. D. A. Dantas, H. A. Tenorio, T. I. B. Lopes, H. J. V. Pereira, A. J. Marsaioli, I. M. Figueiredo, J. C. C. Santos. Int. J. Biol. Macromol., 102 (2017) 505—514M. Mukherjee, P. S. Sardar, S. Kr. Ghorai, S. K. Samanta, A. S. Roy, S. Dasgupta, S. Ghosh. PLOS One, 8, N 4 (2013) e6094M. Mukherjee, P. S. Sardar, S. Kr. Ghorai, S. K. Samanta, A. S. Roy, S. Dasgupta, S. Ghosh. PLOS One, 8, N 4 (2013) e6094M. Takahashi, J. Degenkolb, W. Hillen. Anal. Biochem., 199, N 2 (1991) 197—202M. Takahashi, J. Degenkolb, W. Hillen. Anal. Biochem., 199, N 2 (1991) 197—202T. Lederer, M. Kintrup, M. Takahashi, P. E. Sum, G. A. Ellestad, W. Hillen. Biochemistry, 35, N 23 (1996) 7439—7446T. Lederer, M. Kintrup, M. Takahashi, P. E. Sum, G. A. Ellestad, W. Hillen. Biochemistry, 35, N 23 (1996) 7439—7446W. Xia, J. Liu, J. Wang. Foods, 11, N 23 (2022) 3850W. Xia, J. Liu, J. Wang. Foods, 11, N 23 (2022) 3850A. G. Stephen, A. Kumar. Int. J. Mol. Sci., 25, N 3 (2024) 1764A. G. Stephen, A. Kumar. Int. J. Mol. Sci., 25, N 3 (2024) 1764

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