scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2713-0428-20-3E-20-24scbmt-1619Research ArticleМЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙMETHODS AND TECHNOLOGIES OF BIOMEDICAL RESEARCHОпределение оптимального диапазона температур функционирования метионин аминопептидазы из Thermus thermophilusDetermination of an Optimal Temperature Range of Methionine Aminopeptidase from Thermus thermophilusБыковВ. В.BykovV. V.

Быков Вячеслав Владимирович 

142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3

Vyacheslav V. Bykov 

142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 3

naggilan88@gmail.comВологжанниковаА. А.VologzhannikovaA. A.

Вологжанникова Алиса Андреевна, к.б.н. 

142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3

Alisa A. Vologzhannikova, Cand. Sci. (Biol.) 

142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 3

lisiks.av@gmail.comТрунилинаМ. В.TrunilinaM. V.

Трунилина Мария Викторовна 

142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3

Maria V. Trunilina 

142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 3

masha.trunilina@mail.ruКудряшовТ. А.KudryashovT. A.

Кудряшов Тимофей Андреевич 

142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3

Timofey A. Kudryashov 

142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 3

kudryashovtimm@gmail.comЛаптеваЮ. С.LaptevaYu. S.

Лаптева Юлия Сергеевна, к.б.н. 

142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3

Yulia S. Lapteva, Cand. Sci. (Biol.) 

142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 3

yulia.s.lapteva@gmail.comСоколовА. С.SokolovA. S.

Соколов Андрей Сергеевич, к.б.н. 

142290, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3

Andrey S. Sokolov, Cand. Sci. (Biol.) 

142290, Moscow Region, Pushchino, Nauki Ave., 3

212sok@gmail.comИнститут биологического приборостроения ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»РоссияInstitute of Biological Instrumentation, Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202411112024203E2024Copyright © Быков В.В., Вологжанникова А.А., Трунилина М.В., Кудряшов Т.А., Лаптева Ю.С., Соколов А.С., 20242024Быков В.В., Вологжанникова А.А., Трунилина М.В., Кудряшов Т.А., Лаптева Ю.С., Соколов А.С.Bykov V.V., Vologzhannikova A.A., Trunilina M.V., Kudryashov T.A., Lapteva Y.S., Sokolov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1619

Отщепление N-концевого инициирующего метионина (Met1) затрагивает 50–70% клеточных белков и является важной посттрансляционной модификацией, которую катализируют специфические ферменты — метионин аминопептидазы (МАП). Рекомбинантные МАП из E. coli и человека применяют в научных исследованиях, а также в биотехнологии для удаления Met1 из рекомбинантных белков при их гетерологичной сверхэкспрессии в E. coli. Различия в субстратной специфичности и условиях функционирования известных МАП обуславливают поиск новых ферментов, способных работать при повышенных температурах. Нами клонирована МАП из гипертермофильной бактерии, разработана методика очистки фермента, исследована активность фермента в широком диапазоне температур. Нами показано, что МАП из Thermus thermophilus наиболее активна при температуре от 75 до 95°С. Новый фермент может быть использован для удаления N-концевого метионина из рекомбинантных белков in vitro в условиях повышенных температур.

Removal of the N-terminal initiator methionine (Met1) affects 50–70% of cellular proteins, being an important post-translational modification. This modification is catalyzed by such specific enzymes as methionine aminopeptidases (MAP). Recombinant MAPs from E. coli and humans are used in scientific research, as well as in biotechnology to remove Met1 from recombinant proteins under their heterologous overexpression in E. coli. Differences in substrate specificity and operating conditions of known MAPs warrants the search for new enzymes capable of operating at elevated temperatures. We cloned an MAP from a hyperthermophilic bacterium, developed a method for purifying the enzyme, and studied the activity of the enzyme in a wide temperature range. We show that the MAP from Thermus thermophilus is most active at temperatures from 75 to 95°С. The new enzyme can be used to remove N-terminal methionine from recombinant proteins in vitro at elevated temperatures.

метионин аминопептидазаThermus thermophilusгетерологичная экспрессияудаление N-концевого метионинаmethionine aminopeptidaseThermus thermophilusheterologous expressionN-terminal methionine excisionисследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 23-24-00563.research was funded by the Russian Science Foundation, grant No. 23-24-00563.ReferencesЛаптева Ю.С., Быков В.В., Трунилина М.В., Болдаевский И.С., Кудряшов Т.А., Вологжанникова А.А., Соколов А.С. Получение сверхстабильной метионинаминопептидазы для удаления метионина из рекомбинантных белков. Биомедицина. 2023;19(3Е):47–51. DOI: 10.33647/2713-0428-19-3Е-47-51Lapteva Yu.S., Bykov V.V., Trunilina M.V., Boldaevsky I.S., Kudryashov T.A., Vologzhannikova A.A., Sokolov A.S. Poluchenie sverkhstabil'noy metioninaminopeptidazy dlya udale-niya metionina iz rekombinantnykh belkov [Obtaining overstable methionine aminopeptidase for the removal of methionine from recombinant proteins]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2023;19(3Е):47–51. (In Russian). DOI: 10.33647/2713-0428-19-3Е-47-51Adachi K., Yamaguchi T., Yang Y., Konitzer P.T., Pang J., Reddy K.S., Ivanova M., Ferrone F., Surrey S. Expression of functional soluble human alpha-globin chains of hemoglobin in bacteria. Protein Exp. Purif. 2000;20(1):37–44. DOI: 10.1006/prep.2000.1277Adachi K., Yamaguchi T., Yang Y., Konitzer P.T., Pang J., Reddy K.S., Ivanova M., Ferrone F., Surrey S. Expression of functional soluble human alpha-globin chains of hemoglobin in bacteria. Protein Exp. Purif. 2000;20(1):37–44. DOI: 10.1006/prep.2000.1277Boix E., Wu Y., Vasandani V.M., Saxena S.K., Ardelt W., Ladner J., Youle R.J. Role of the N terminus in RNase A homologues: Differences in catalytic activity, ribonuclease inhibitor interaction and cytotoxicity. J. Mol. Biol. 1996;257(5):992–1007. DOI: 10.1006/jmbi.1996.0218Boix E., Wu Y., Vasandani V.M., Saxena S.K., Ardelt W., Ladner J., Youle R.J. Role of the N terminus in RNase A homologues: Differences in catalytic activity, ribonuclease inhibitor interaction and cytotoxicity. J. Mol. Biol. 1996;257(5):992–1007. DOI: 10.1006/jmbi.1996.0218Endo S., Yamamoto Y., Sugawara T., Nishimura O., Fujino M. The additional methionine residue at the N-terminus of bacterially expressed human interleukin-2 affects the interaction between the N- and C-termini. Biochemistry. 2001;40(4):914–919. DOI: 10.1021/bi001170rEndo S., Yamamoto Y., Sugawara T., Nishimura O., Fujino M. The additional methionine residue at the N-terminus of bacterially expressed human interleukin-2 affects the interaction between the N- and C-termini. Biochemistry. 2001;40(4):914–919. DOI: 10.1021/bi001170rGiglione C., Boularot A., Meinnel T. Protein N-terminal methionine excision. Cell Mol. Life Sci. 2004;61(12):1455–1474. DOI: 10.1007/s00018-004-3466-8Giglione C., Boularot A., Meinnel T. Protein N-terminal methionine excision. Cell Mol. Life Sci. 2004;61(12):1455–1474. DOI: 10.1007/s00018-004-3466-8Helgren T.R., Chen C., Wangtrakuldee P., Edwards T.E., Staker B.L., Abendroth J., Sankaran B., Housley N.A., Myler P.J., Audia J.P., Horn J.R. Hagen T.J. Rickettsia prowazekii methionine aminopeptidase as a promising target for the development of antibacterial agents. Bioorg. Med. Chem. 2017;25(3):813–824. DOI: 10.1016/j.bmc.2016.11.013Helgren T.R., Chen C., Wangtrakuldee P., EdwardsT.E., Staker B.L., Abendroth J., Sankaran B., Housley N.A., Myler P.J., Audia J.P., Horn J.R. Hagen T.J. Rickettsia prowazekii methionine aminopeptidase as a promising target for the development of antibacterial agents. Bioorg. Med. Chem. 2017;25(3):813–824. DOI: 10.1016/j.bmc.2016.11.013Liao Y.D., Wang S.C., Leu Y.J., Wang C.F., Chang S.T., Hong Y.T., Pan Y.R., Chen C. The structural integrity exerted by N-terminal pyroglutamate is crucial for the cytotoxicity of frog ribonuclease from Rana pipiens. Nucleic Acids Res. 2003;31(18):5247–5255. DOI: 10.1093/nar/gkg746Liao Y.D., Wang S.C., Leu Y.J., Wang C.F., Chang S.T., Hong Y.T., Pan Y.R., Chen C. The structural integrity exerted by N-terminal pyroglutamate is crucial for the cytotoxicity of frog ribonuclease from Rana pipiens. Nucleic Acids Res. 2003;31(18):5247–5255. DOI: 10.1093/nar/gkg746Selvakumar P., Lakshmikuttyamma A., Dimmock J.R., Sharma R.K. Methionine aminopeptidase 2 and cancer. Biochim. Biophys. Acta. 2006;Selvakumar P., Lakshmikuttyamma A., Dimmock J.R., Sharma R.K. Methionine aminopeptidase 2 and cancer. Biochim. Biophys. Acta. 2006;

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