Экспрессия и очистка рекомбинантных трипептидов GHK и их защитное действие при острой кардиотоксичности, вызванной воздействием растворённой в воде меди, у рыбок данио-рерио

В этом исследовании разработан альтернативный химическому синтезу метод получения трипептидов глицил-гистидил-лизина (GHK) с использованием бактериальной ферментационной системы. Гены целевых трипептидов GHK клонировали в экспрессионные плазмиды, содержащие двойные гистидин-GST-метки и сайты расщепления TEV (вирусом табачной мозаики) на N-конце. После гиперэкспрессии в клетках Escherichia coli BL21 рекомбинантные белки очищали и выделяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Для изучения химических и биологических свойств рекомбинантных трипептидов GHK использовали УФ-видимую абсорбционную спектроскопию. Результаты показали, что один рекомбинантный трипептид GHK связывает один ион меди с образованием высокоаффинного комплекса GHK–Cu; соотношение рекомбинантного пептида GHK и ионов меди составляет 1:1. Согласно данным рентгеновской спектроскопии поглощения вблизи края (XANES), медь в исследованных рекомбинантных комплексах GHK–Cu находилась в степени окисления Cu(II). Все данные оптической спектроскопии указывают на то, что рекомбинантный трипептид GHK обладает теми же биофизическими и биохимическими свойствами, что и трипептид GHK, выделенный из плазмы человека. Благодаря высокой способности трипептидов GHK связывать ионы меди рыбок данио-рерио использовали в качестве модели in vivo, чтобы определить, обладают ли рекомбинантные трипептиды GHK детоксицирующим потенциалом при кардиотоксическом воздействии растворённой в воде меди Cu(II). Воздействие Cu(II) вызывало у личинок рыбок данио-рерио брадикардию и нарушения ритма сердцебиения; однако введение трипептидов GHK устраняло проявления кардиотоксичности даже в минимальной концентрации 1 нМ. Комплекс GHK–Cu уменьшал кардиотоксическое действие CuSO4 при соотношении GHK и Cu 1:10. При этом медь и её сочетание с трипептидом GHK не оказывали значимого влияния на другие сердечно-сосудистые показатели, включая ударный объём, фракцию выброса и фракционное укорочение. Одновременно после воздействия 1 нМ пептидов GHK увеличивались частота сердечных сокращений и сердечный выброс. Впервые показано, что рекомбинантные трипептиды GHK можно экспрессировать, очищать и характеризовать по химическим свойствам, а также что они обладают выраженным защитным действием против кардиотоксичности in vivo у рыбок данио-рерио.