Forbedring af anticancerpotentiale for Aspergillus Favus endofyt af jojoba-taxol gennem guld nanopartikelkonjugering via bestråling

Diskussion

Svampeendofytter med Taxol-producerende styrke øgede håbet om masseproduktion afTaxol på grund af deres hurtige vækst, omkostningseffektive fermenteringsproces, uafhængighed af klimaændringer og gennemførligheden af ​​genetisk manipulation. Imidlertidforventning om svampe til industriproduktionen af ​​Taxol er blevet udfordret af deres lavere reproducerbare udbytte og tab afTaxol-produktivitet med subkulturen [14, 16, 26, 39, 45, 53, 54]. De fleste af de endofytiskeTaxol-producerende svampe blev isoleret fraTaxussp. ogPodocarpussp. som hører tiltil familien Taxaceae [18, 39]. Udforskning af Taxol-produktionen af ​​endofytiske svampe fraplanter uden for Taxaceae-familien med sandsynlig Taxol-produktivitet er hovedmålet vedbioteknologer.Jojobaplante er en af ​​de mest traditionelt anerkendte lægeplanterfor dets etnofarmakologiske relevans såsom antimikrobiel aktivitet, anti-inflammatorisk oganticancer aktiviteter [24, 55]. Formålet med denne undersøgelse var således at isolere og estimereTaxol-producerende styrke af de endofytiske svampe fraJojobaplante. Blandt de genvundnesvampe, det endofytiske isolatA. favusgav det højeste Taxol-udbytte (88,65 ug/l), som bekræftetfra TLC, UV-absorption og HPLC-analyse. Et lignende screeningsparadigme forTaxolproduktion er rapporteret for endofytter fraGinko biloba [28] og andre planter[15, 18, 20, 39, 56]. Taxol-udbyttet vedA. favuser aftaltP. polonicum, en endophytes afGinkgo biloba [28] ogA. favipes [15, 39], A. terreus [15, 39], en endofyt afP. Gracilior, samt for endofytter afTaxusspp. såsomA. candidus, Fusarium solani [57], A. niger [58], ogA. fumigatus. Identiteten afA. favus, den potente Taxol-producerende svampisolat, blev bekræftet fra den molekylære analyse af ITS-regionen, og sekvensen vardeponeret på Genbank med tiltrædelse #MW485934.1, samt på Assiut University MycologicalCenter (AUMC), Egypten med aflejring # AUMC13892. Tilsvarende identiteten afA. favusblev bekræftet baseret på sekvensen af ​​ITS-regionen [49, 59], 2018, 2019, [1, 11, 36, 43, 60–68]. Den kemiske struktur af udvundet Taxol fraA. favusvar1 HNMR og FT-IRanalyser.

Klik her for at kende Cistanche anti-cancer funktioner og Cistanche kosttilskud til salg

De opløste signaler af HNMR forA. favusTaxol var identiske med standardenTaxol, som var fordelt mellem 1.0 og 8.0 ppm. Tre protonsignaler blev løst kl1.0–3.0 ppm svarende til methyl-, acetat- og acetylengrupper, hvorimod signalerne foraromatiske dele blev opløst ved 6,5-9.0 ppm [17, 45]. Konsekvent, for alle Taxane scaffolder, signaler for deres sidekæders protoner blev løst ved 2.0–7.0 ppm, mens dem for benzoat (C2), phenyl (C3) og benzamid (C3) grupper blev opløst ved 7.0 og 8.4 ppm [69] ( [70]. FT-IR-spektrene afA. favusTaxol var som autentisk Taxol, som sammenfaldende med Taxolfra andre svampeisolater [3], Visalakchi et al. 2010). Udbyttet af Taxol fraA. favusvaroptimeret af responsoverflademetodologi ved hjælp af Plackett-Burman Design [17–20, 45, 46, 49, 71]. Udbyttet af Taxol blev øget med ca. 1,8 gange ved respons på den faktorielledesign ernæringsoptimeringsproces [17, 45]. De meget signifikante variabler, der påvirkerTaxol produktion afA. favusblev yderligere optimeret med CCD-designet, hvilket giver det maksimaleudbytte (302,72 ug/l) med cystein (0,5 g/l) ved pH 6,0 og inkuberet i 7 dage. I enbestræbe sig på at øge produktionen af ​​Taxol vedA. favus, blev svampesporerne udsat forioniserende - stråling og sporerne blev dyrket på det modificerede maltekstrakt bouillonmedium,og Taxol blev ekstraheret og kvantificeret. Ved -strålebestråling giver Taxol sig vedA. faVUSvar ikke signifikant øget sammenlignet med kontrolkulturerne, hvilket tyder på manglenaf induktion af biosyntetisk genklynge af Taxol. Taxol-udbyttet var dog lidtøget medFusarium maireogNodulisporium styliformsom reaktion på gamma-irradiation [1, 72], El-Sayed et al., 2020). Taxol produktivitet vedA. favussom svar på forskelligemedier er blevet undersøgt.A. favusgav det højeste Taxol-udbytte ved at dyrke på Czapek's-Doxmedier og maltekstrakt, som stemmer overens med resultaterne for Taxol-produktion afA. terreus [16, 53] ogP. polonium [28]. Der blev dog rapporteret om præference for FBF til Taxol-produktionA. CandidusogF. solani [73].

Tabel 7Antimikrobiel aktivitet af Taxol mod forskellige patogene mikroorganismer repræsenteret ved diameter af inhiberingszone (mm)

For at øge målretningen, opløselighed og effektivitet af Taxol til at binde med målproteinetin vivo er flere vellykkede forsøg blevet motiveret. Konjugering af AuNP'er medmindre opløselige kemoterapeutiske lægemidler er en af ​​de seneste storslåede teknologier til at øgeopløseligheden og målbarheden af ​​flere kemoterapeutiske lægemidler. Den rensede Taxol fraA. favusblev konjugeret med AuNP'er i nærvær af PVP som en afdækning og stabiliserendeagent, medieret af bestråling med -stråler. AuNP blev fremstillet af en -bestrålingsbaseretreduktion i tilstedeværelsen af ​​PVP som stabiliserende midler for at forhindre metalkolloiderne ihurtig aggregering, som afsløret af farveændringen og et stærkt absorptionsbånd ved λ540 nm. Farveændringen tilskrives normalt overfladeplasmonresonans (SPR) [74], og de skarpe og højintensive toppe sikrer det højeste udbytte og størrelsesfordeling afsyntetiserede AuNP'er. Gamma-bestråling er blevet godkendt som en af ​​de mest ønskværdigemetoder til syntese af metalliske nanopartikler på grund af deres stærkt reducerende radikaler oggenerere frie elektroner uden dannelse af biprodukter [50]. Partikelstørrelsen opnået fraDLS-målinger 47,58 nm var større end TEM-resultaterne (13.0–21.0 nm), fordi DLSanalyse måler den hydrodynamiske radius. Fra XRD-analysen er udviklingen afkrystalstrukturen af ​​Taxol-PVP-AuNPs-konsortiet er blevet afsløret fra diffraktionentopper ved 2ɵ=38.18 grader, 44.01 grader, 64.57 grader, 77.67 grader og 81.74 grader, hvilket beskrev Braggs observationerved henholdsvis (111), (200), (220), (311) og (222), [51]. De syntetiserede AuNP'erviste krystalstyrke og forsynede den ansigtscentrerede kubiske (fcc) krystallinske struktur, meden amorf top på 19,25 grader for Taxol, der er inkluderet i organisationen og varighedenaf AuNP'er [52].

Detantiproliferativ aktivitetaf Taxol-PVP-AuNPs-konjugater blev vurderet i forhold tilHEPG-2 og MCF-7 cellelinjer, der normaliseres til native Taxol og AuNP'er, separat. DetTaxols bioaktivitet blev dramatisk øget ved konjugering med AuNP'er sammenlignettil indfødte Taxol som kontrol.

Det forbedredeanticancer aktivitetaf Taxol af AuNP'er kan skyldes faldetpå lymfedrænage, øget blodcirkulation og Taxol opløselighed påkonjugering med AuNP'er og sammenlignet med native Taxol [75]. AuNP'er modtager fantastiskopmærksomhed på grund af deres lave toksicitet, højere alsidighed til at binde sig til med forskellige molekyler,og biokompatibilitet [76]. Fra IC50værdier, Taxol-PVP-AuNPs konsortium disspillede en betydelig aktivitet mod HEPG-2 og MCF-7 sammenlignet med native Taxolog AuNP'er separat. Med hensyn til bioaktiviteten af ​​AuNP'er, det antiproliferativeaktiviteten af ​​Taxol-PVP-AuNPs konsortiet blev øget med omkring 4 gange sammenlignet medAuNP'er som kontrol. Interessant nok var aktiviteten i Taxol-AuNPs-konsortiet plausibeli overensstemmelse med den autentiske Taxol. Den antimikrobielle aktivitet afA. favusTaxol-AuNP'erkonsortiet blev evalueret mod forskellige patogene multiresistente mikroorganismer. Efter konjugation med AuNP'er var den antimikrobielle aktivitet af Taxol stærktøget sammenlignet med native Taxol og AuNP'er, separat. Taxol-AuNPS konsortiumviste den højeste aktivitet imodE. agglomerater, C. albicans, ogE coli.Dethøjere aktivitet af Taxol ved konjugation med AuNP'er autentificerer biotilgængeligheden,opløselighed og effektivitet af Taxol til at binde med mål-tubulinproteinet in vivo.

Yderligere information

Onlineversionen indeholder supplerende materiale tilgængeligt på

AnerkendelserVi sætter pris på den økonomiske støtte fra Akademiet for Videnskabelig Forskning og Teknologi, Egypten, til prof. Ashraf SA El-Sayed. Vi takker Dr. Nabil Z. Mohamed, EFBL-medlem, for hans vejledningom kromatografisk analyse af Taxol og svampeidentifikation.

ForfatterbidragAIE, MK og GME konceptualiserer forskningsplanet. SSA udfører eksperimentetarbejde. ASE skrev manuskriptet. AFE reviderer og redigerer manuskriptet. Alle forfattere har læst og godkendtdet endelige manuskript.

FinansieringFri adgangsfinansiering leveret af The Science, Technology & Innovation Funding Authority(STDF) i samarbejde med The Egyptian Knowledge Bank (EKB). Vi sætter stor pris på den økonomiske støttefra Egyptian Academy of Scientific Research and Technology, ASRT-2021.

DatatilgængelighedAlle data er tilgængelige på dette manuskript.

Samtykke til offentliggørelseIkke anvendelig

Referencer

1. El-Sayed, ASAFE, Fujimoto, S., Yamada, C., Suzuki, H. (2010). Enzymatisk syntese af -glutamyl glutamin, en stabil glutaminanalog, af -glutamyltranspeptidase fra Escherichia coliK-12(2010). Bioteknologibreve, 32(12), 1877–1881.  

2. Goldspiel, BR (1997). Klinisk oversigt over taxanerne.Farmakoterapi, 17, 110S-125S. 

3. Kumaran, RS, Muthumary, J., & Hur, BK (2008). Produktion af taxol fraPhyllosticta spinarum, en endofytisk svamp af Cupressus sp.Ingeniør i biovidenskab, 8, 438–446. 

4. Schif, PB, Fant, J., & Horwitz, SB (1979). Fremme af mikrotubulussamling in vitro med taxol.Natur, 277, 665–667. 

5. Wani, MC, Taylor, HL, Wall, ME, Coggon, P., McPhail, AT (1971) Plant antitumor agents. VI.Isoleringen og strukturen af ​​Taxol, et nyt antileukæmisk og antitumomiddel fra Taxus bretvifolia.Tidsskrift af den amerikanske kemiske samfund(s. 2325–2327).

6. Malik, S., Cusidó, RM, Mirjalili, MH, Moyano, E., Palazón, J., & Bonfll, M. (2011). Produktion afkræftlægemiddel taxol iTaxus baccatasuspensionskulturer: En gennemgang.Procesbiokemi, 46, 23–34. 

7. Kingston, DG, Jagtap, PG, Yuan, H., & Samala, L. (2002). Taxols kemi og beslægtedetaxoider. Fortschritte der Chemie organischer Naturstofe. Fremskridt i kemien af ​​organisk naturligProdukter.Progrès dans la chimie des substanser organiques naturelles, 84, 53–225. 

8. Kingston, DGI, Samaranayake, G., & Ivey, CA (1990). Kemien i Taxol, en klinisk nyttigkræftmiddel 1.Journal af naturlige produkter% 2c 53, 1–12.

9. Exposito, O., Bonfll, M., Moyano, E., Onrubia, M., Mirjalili, M., Cusido, R., & Palazon, J. (2009).Bioteknologisk produktion af taxol og relaterede taxoider: Nuværende tilstand og udsigter.Anti-kræftAgenter i medicinsk kemi, 9, 109–121. 

10. Stierle, A., Strobel, G., Stierle, D., Grothaus, P., & Bignami, G. (1995). Søgningen efter en Taxol-proproducerende mikroorganisme blandt de endofytiske svampe i Pacifc taks, Taxus brevifolia.Tidsskrift afNaturlige produkter, 58, 1315–1324.

11. Stierle, A., Strobel, G., & Stierle, D. (1993). Taxol- og taxanproduktion af Taxomyces andreanae,en endofytisk svamp af Pacifc taks.Videnskab, 260, 214–216. 

12. Li J-y., Strobel G, Sidhu R, Hess WM, Ford EJ (1996) Endophytic taxol-producerende svampe fra skaldetcypres, Taxodium distichum.Mikrobiologi. 142:2223–2226. 

13. Strobel, G., & Daisy, B. (2003). Bioprospektering for mikrobielle endofytter og deres naturlige produkter. Mikrobiologi og Molekylær Biologi Anmeldelser, 67, 491–502. 

14. El-Sayed, ASA, Yassin, MA, & Ali, GS (2015). Transkriptionel og proteomisk profilering afAspergillus favipessom reaktion på svovlsult.PLoS ONE.

15. El-Sayed, ASA, Mohamed, NZ, Safan, S., Yassin, MA, Shaban, L., Shindia, AA, Shad Ali,G., & Sitohy, MZ (2019). Gendannelse af Taxol biosyntesemaskineriet af Aspergillus terreus vedPodocarpus gracilior Pilger mikrobiom, med at hente ribosombiogeneseproteinerne fra WD40superfamilie.Videnskabelige rapporter, 9, 11534. 

16. El-Sayed, ASA, Safan, S., Mohamed, NZ, Shaban, L., Ali, GS, & Sitohy, MZ (2018).Induktion af Taxol-biosyntese af Aspergillus terreus, endofyt af Podocarpus gracilior Pilger,ved intim interaktion med plantens endogene mikrober.Procesbiokemi, 71, 31–40. 

17. El-Sayed, ASA, Fathalla, M., Yassin, MA, Zein, N., Morsy, S., Sitohy, M., & Sitohy, B.(2020). Konjugering af Aspergillus favipes taxol med porphyrin øger anticanceraktivitetenaf taxol og forbedrer dets cytotoksiske virkninger.Molekyler, 25, 1–13.

Spørg for mere:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com whatsapp: plus 86 15292862950