Optimization of Reynoutria sachalinensis leaf extract preparation for determination of shikimate dehydrogenase activity

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Introduction. Reynoutria sachalinensis is a promising subject for studying the mechanisms of tannin synthesis in plants due to the high proanthocyanidins content.

This study aimed to optimize the preparation of R. sachalinensis leaf extracts to determine the activity of shikimate dehydrogenase, a key enzyme in the shikimate pathway involved in tannin biosynthesis.

Material and methods. Aqueous extraction followed by protein precipitation using 60 or 80% (v/v) acetone, with or without glycerol, was carried out. The effect of freezing at –80 °C on shikimate dehydrogenase activity was also assessed.

Results. It was found that freezing both crude and acetone-purified extracts did not decrease shikimate dehydrogenase activity, while increasing the acetone concentration to 80% (v/v) led to an increase in enzyme activity compared to 60%(v/v) acetone. Glycerol had no significant effect on enzyme activity.

Conclusion. Thus, the optimized extraction using 80% (v/v) acetone precipitation and low-temperature storage allows for efficient extraction of proteins and enzymes, particularly shikimate dehydrogenase, from R. sachalinensis leaves for subsequent biochemical studies.

作者简介

S. Bondarev

All-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants

编辑信件的主要联系方式.
Email: xcsergey@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-7039-2939
SPIN 代码: 9186-5325

Junior Researcher, Laboratory of Genomics and Biochemistry

俄罗斯联邦, 7 Green str., Moscow, 117216

A. Sereda

All-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants

Email: nensi.sereda@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-1891-4846
SPIN 代码: 6292-5126

Junior Researcher, Laboratory of Genomics and Biochemistry of Medicinal Plants

俄罗斯联邦, 7 Green str., Moscow, 117216

D. Baleev

All-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants

Email: dbaleev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1228-0594

Ph.D. (Agrical.), Leading Researcher, Laboratory of Atomic-Molecular Bioregulation and Selection

俄罗斯联邦, 7 Green str., Moscow, 117216

E. Nikonorova

All-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants

Email: gatiatulinaer@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6360-2194
SPIN 代码: 5392-5170

Ph.D. (Med.), Leading Researcher, Laboratory of Genomics and Biochemistry of Medicinal Plants

俄罗斯联邦, 7 Green str., Moscow, 117216

参考

  1. Ahlawat Y.K., Singh M., Manorama K. et al. Plant phenolics: neglected secondary metabolites in plant stress tolerance. Braz J Bot. 2023 Nov 2; 47(3): 703–21.
  2. Tong Z., He W., Fan X., Guo A. Biological Function of Plant Tannin and Its Application in Animal Health. Front Vet Sci. 2022 Jan 10; 8: 803657.
  3. Koyama K., Kono A., Ban Y. et al. Genetic Architecture Underlying Proanthocyanidin Composition in American Hybrid Grapes. Am J Enol Vitic. 2023; 74(1): 0740016.
  4. Mora J., Pott D.M., Osorio S., Vallarino J.G. Regulation of Plant Tannin Synthesis in Crop Species. Frontiers in Genetics [Internet]. 2022 [cited 2023 Aug 14]; 13. Available from: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2022.870976.
  5. Matuschek E. The effect of fruit extracts with polyphenol oxidase (PPO) activity on the in vitro accessibility of iron in high-tannin sorghum. Food Chemistry. 2005 May; 90(4): 765–771.
  6. Pierpoint W.S. The Extraction of Enzymes From Plant Tissues Rich in Phenolic Compounds. In: Protein Purification Protocols [Internet]. New Jersey: Humana Press; 2003 [cited 2024 Sep 25]. P. 65–74. Available from: http://link.springer.com/10.1385/1-59259-655-X:65.
  7. Ossipov V., Bonner C., Ossipova S., Jensen R. Broad-specificity quinate (shikimate) dehydrogenasefrom Pinus taeda needles. Plant Physiology and Biochemistry. 2000 Dec; 38(12): 923–928.
  8. Scopes R.K. Separation by Precipitation. In: Protein Purification [Internet]. New York, NY: Springer New York; 1982 [cited 2024 Sep 25]. P. 39–66. Available from: http://link.springer.com/10.1007/978-1-4757-1770-9_3.
  9. Никонорова Е.Р., Балеев Д.Н. Применение метода осаждения белка ацетоном для определения активности ферментов лекарственных растений. Химия растительного сырья. 2023; 4: 111–117. [Nikonorova Y.R., Baleyev D.N. Acetone precipitation of proteins for determination of the of enzymes activity in medicinal plants. JCPRM. 2023 Dec 15; (4): 111–117. (In Russ.)]; https://doi.org/10.14258/jcprm.20230412549.
  10. Bhatnagar B.S., Bogner R.H., Pikal M.J. Protein Stability During Freezing: Separation of Stresses and Mechanisms of Protein Stabilization. Pharmaceutical Development and Technology. 2007 Jan; 12(5): 505–23.
  11. Li W., Chen Q., Wang X., Chen Z. Effect of Freezing on Soybean Protein Solution. Foods. 2023 Jul 9; 12(14): 2650.
  12. Nawrot-Hadzik I., Ślusarczyk S., Granica S. et al. Phytochemical Diversity in Rhizomes of Three Reynoutria Species and their Antioxidant Activity Correlations Elucidated by LC-ESI-MS/MS Analysis. Molecules. 2019 Mar 21; 24(6): 1136.
  13. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 1976 May; 72(1–2): 248–254.
  14. Dı́az J., Bernal A., Pomar F., Merino F. Induction of shikimate dehydrogenase and peroxidase in pepper (Capsicum annuum L.) seedlings in response to copper stress and its relation to lignification. Plant Science. 2001 Jun; 161(1): 179–188.
  15. Lourenco E.J., Silva G.M.L., Neves V.A. Purification and properties of shikimate dehydrogenase from cucumber (Cucumis sativus L.). J Agric Food Chem. 1991 Mar; 39(3): 458–462.
  16. Thorat A.A., Suryanarayanan R. Characterization of Phosphate Buffered Saline (PBS) in Frozen State and after Freeze-Drying. Pharmaceutical Research. 2019 May 13; 36(7): 98–98.
  17. Thorat A.A., Munjal B., Munjal B. et al. Freezing-induced protein aggregation – Role of pH shift and potential mitigation strategies. Journal of Controlled Release. 2020 Jul 10; 323: 591–599.
  18. Zbacnik T.J., Holcomb R.E., Katayama D.S. et al. Role of Buffers in Protein Formulations. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2017 Mar 1; 106(3): 713–733.
  19. Kolhe P., Amend E, Singh S. et al. Impact of freezing on pH of buffered solutions and consequences for monoclonal antibody aggregation. Biotechnology Progress. 2009 Dec 28; 26(3): 727–33.
  20. Tokmakov A.A., Kurotani A., Sato K.I. Protein pI and Intracellular Localization. Front Mol Biosci. 2021; 8: 775736.
  21. Fajardo J.E., Waniska R.D., Cuero R.G. et al. Effects of chitosan and aspergillus flaws on isozymes related to phenouc compound synthesis and protein profiles of peanut seeds. Food Biotechnology. 1994 Nov 1; 8: 213–228.
  22. Huang K., Li M., Liu Y. et al. Functional Analysis of 3-Dehydroquinate Dehydratase/Shikimate Dehydrogenases Involved in Shikimate Pathway in Camellia sinensis. Front Plant Sci. 2019 Oct 11; 10: 1268.
  23. Carpenter J.F., Crowe J.H. The mechanism of cryoprotection of proteins by solutes. Cryobiology. 1988 Jun 1; 25(3): 244–55.
  24. Liu Z., Yang W., Wei H. et al. The mechanisms and applications of cryoprotectants in aquatic products: An overview. Food Chemistry. 2023 May; 408: 135202.
  25. Anchordoquy T.J., Carpenter J.F. Polymers Protect Lactate Dehydrogenase during Freeze-Drying by Inhibiting Dissociation in the Frozen State. Archives of Biochemistry and Biophysics. 1996 Aug; 332(2): 231–238.
  26. Niu L., Zhang H., Wu Z. et al. Modified TCA/acetone precipitation of plant proteins for proteomic analysis. PLOS ONE. 2018 Dec 17; 13(12).
  27. Nickerson J.L., Baghalabadi V., Dang Z. et al. Organic Solvent-Based Protein Precipitation for Robust Proteome Purification Ahead of Mass Spectrometry. Journal of Visualized Experiments. 2022 Feb 7; 180.
  28. Dounce A.L., Mourtzikos G.A. Isolation of Three Crystalline Proteins from Beef Liver After Partial Purification by Acetone Fractionation. Preparative Biochemistry & Biotechnology. 1981 Jan 1; 11(5): 501–523.
  29. Bontpart T., Marlin T., Vialet S. et al. Two shikimate dehydrogenases, VvSDH3 and VvSDH4, are involved in gallic acid biosynthesis in grapevine. EXBOTJ. 2016 May; 67(11): 3537–3550.
  30. Singh S.A., Christendat D. Structure of Arabidopsis Dehydroquinate Dehydratase-Shikimate Dehydrogenase and Implications for Metabolic Channeling in the Shikimate Pathway. Biochemistry. 2006 Jun 1; 45(25): 7787–7796.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».