Study of Quantitative and Qualitative Composition of Low-Molecular Protein-Peptide Compounds of Tenebrio molitor Larvae before and after Cold Acclimation

Abstract

Холодоустойчивые биологические виды способны приспосабливаться к низким температурам благодаря молекулярным механизмам адаптации, которые они при-обрели в процессе эволюции, в частности, синтезу и акку-муляции специфических белков (антифризные белки, белки-нуклеаторы) и низкомолекулярных криозащитных веществ (сахара, полиолы). Также известно, что процесс адаптации биообъектов к низким температурам связан со структурными модификациями белков и качествен-ными изменениями белкового спектра. Наряду с этим вы-зывает интерес исследования пептидного профиля холодо-устойчивых организмов при холодовой адаптации, поскольку пептиды могут выступать не только как продукты метаболизма белков, но и как регуляторные биомоле-кулы, изменяющие качественный профиль синтезируе-мых белков, а также -как антифризные молекулы.Цель работы -исследование белково-пептидного состава супернатантов из личинок Tenebrio molitor до и после холодовой акклимации.В работе использовали неакклимированных и аккли-мированных при 5...7°С в течение 3-х недель личинок T. molitor. Для получения белков и пептидов личинок гомогенизировали в 0,6% растворе NaCl на 0,1 М Na-фосфатном буфере рН 7,4 с добавлением ингибитора сериновых протеаз фенилметилсульфонилфторида. Гомогенат центрифугировали 10 мин при 1800g. Над-осадочную жидкость центрифугировали в течение 60 мин при 100 000g. Концентрацию белка определяли по методу Бредфорда. Количественную и качественную оценку белково-пептидного состава супернатантов из личинок T. molitor проводили с помощью метода гель-проникаю-щей хроматографии с использованием колонки, запол-ненной поливиниловым гелем TSK-Gel Toyopearl HW-40. Фракции идентифицировали при длине волны 280 нм.Установлено, что наибольшее количество пептидных фракций имеют супернатанты из неакклимированных личинок T. molitor. Показано, что у холодоакклимирован-ных личинок T. molitor наблюдаются низкомолекулярные пептидные фракции с м. м. от (540 ± 20) до (2255 ± 85) Да, а у неакклимированных особей отмечается значительное количество высокомолекулярных пептидов с м. м. от (4675 ± 225) до (6595 ± 550) Да. Состав белково-пептидных веществ супернатантов из акклимированных к холоду и неакклимированных личинок отличается, в частности, после холодовой акклимации T. molitor отмечается уменьшение количества пептидов с м. м. (2255 ± 85) и (1525 ± 115) Да в 8 и в 2,3 раза.Таким образом, в результате проведенных исследова-ний установлено, что в процессе холодовой адаптации происходит количественное и качественное изменение спектра белково-пептидных веществ, что может быть одним из механизмов естественной адаптации личинок T. molitor к охлаждению.Cold-tolerant biological species are able to adapt to low temperatures due to the molecular adaptation mechanisms, which they have acquired in the course of evolution, in particular the synthesis and accumulation of specific proteins (antifreeze proteins, ice-nucleating proteins) and low-molecular cryoprotective substances (sugars, polyols). It is also known that the biological object adaptation to low temperatures is related t...