Изучение влияния антимикробных пептидов на клетки млекопитающих тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат наук Емельянова Анна Андреевна

• Емельянова Анна Андреевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Емельянова Анна Андреевна

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Действие антимикробных пептидов на опухолевые клетки

2.2. Структура и разнообразие биологических функций кателицидинов

2.2.1. Р-Структурные кателицидины

2.2.2. Кателицидины, богатые остатками пролина и триптофана

2.2.3. а-Спиральные кателицидины

3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

3.1. Оборудование и реактивы

3.2. Культуры клеток

3.3. Среды для культивирования эукариотических клеток

3.4. Гетерологичная экспрессия антимикробных пептидов в составе гибридных белков

3.4.1. Препаративная экспрессия антимикробного пептида ^МАР-28

3.4.2. Выделение рекомбинантного белка

3.4.3. Расщепление гибридного белка

3.4.4. Высокоэффективная жидкостная хроматография

3.4.5. Определение концентрации и чистоты пептидов

3.5. МТТ-тест

3.6. Гемолитический тест

3.7. Окрашивание трипановым синим

3.8. Лактатдегидрогеназный тест

3.9. Двойное окрашивание FITC-Аннексином V и иодидом пропидия. Проточная цитофлуориметрия

3.10. Статистический анализ

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Объект исследования - кателицидин козы СИМАР-28

4.2. Гетерологическая экспрессия и очистка пептида СИМАР-28

4.3. Цитотоксический эффект СИМАР-28

4.3.1. Сравнение цитотоксического эффекта ^МАР-28 и мелиттина

4.3.2. Влияние pH среды и наличия остатков гистидина на цитотоксические свойства пептида ChMAP-28

4.3.3. Определение неспецифической токсичности ChMAP-28 в отношении нормальных клеток крови

4.4. Анализ механизма индукции клеточной гибели с помощью проточной цитофлуориметрии

4.4.1. Изучение временной и концентрационной зависимости действия ChMAP-28 c окрашиванием FITC-аннексин V/PI на клетках HL-60

4.4.2. Изучение влияние общего ингибитора каспаз Z-VAD-FMK на цитотоксический эффект ChMAP-28 на клетках HL-60

4.4.3. Изучение механизма действия пептида ChMAP-28 на адгезионные клетки HEK293T

4.5. Лактатдегидрогеназный тест

4.6. Окрашивание трипановым синим

4.7. Биоинформатический анализ активации сигнальных путей при действии пептида ChMAP-28

4.8. Преимущество ChMAP-28 по сравнению с АМП разных классов

4.8.1. Cравнение свойств ChMAP-28 и а-спиральных пептидов

4.8.2. Cравнение свойств ChMAP-28 и ß-шпилечных пептидов

5. ВЫВОДЫ

6. БИБЛИОГРАФИЧЕЖИЙ СТИШК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение влияния антимикробных пептидов на клетки млекопитающих»

1. ВВЕДЕНИЕ Актуальность

Растущий уровень смертности от онкологических заболеваний требует применения в клинике новых эффективных препаратов [1]. Используемые для лечения новообразований химиотерапевтические препараты обладают высокой токсичностью для здоровых клеток организма человека. В последние годы наблюдается тенденция к уменьшению использования химиотерапии и более широкому применению селективных таргетных препаратов. Увеличилась частота назначения гормональных таргетных препаратов, ингибиторов мутантных рецепторов и белков-регуляторов апоптоза, используются препараты на основе моноклональных антител и разрабатываются конъюгаты антител с молекулами-цитостатиками [2]. Проводится не только поиск и создание новых сложных молекул с противоопухолевой активностью, но и исследование уже известных соединений природного происхождения, которые ранее не применялись в онкотерапии. Продолжается изучение противоопухолевого действия полифенолов, таких как куркумин, ресвератрол, лютеолин, кверцетин [3]. Среди известных классов молекул перспективным направлением поиска также являются антимикробные пептиды. Для них показана антибактериальная активность, но противоопухолевое действие недостаточно изучено.

К числу ключевых компонентов иммунной системы относятся эндогенные антимикробные пептиды (АМП). База данных антимикробных пептидов APD (Antimicrobial Peptide Database) содержит последовательности 3065 антимикробных пептидов организмов всех царств (338 бактериоцинов -пептидных антибиотиков бактерий, 5 - АМП архей, 8 - простейших, 18 -грибов, 346 - растений и 2272 - животных, включая некоторые синтетические аналоги природных пептидов) [4]. В настоящее время известно несколько тысяч природных АМП, большинство из которых - рибосомально синтезируемые молекулы, состоящие из 12-50 а.о., отличающиеся высоким

содержанием основных остатков аргинина и лизина и обладающие амфифильными свойствами. По своей структуре АМП условно подразделяют на три группы: 1) цистеин-содержащие пептиды, стабилизированные внутримолекулярными дисульфидными связями; 2) линейные а-спиральные пептиды; 3) пептиды, обогащенные остатками определенных аминокислот, не имеющие выраженной вторичной структуры. Разные АМП проявляют антибиотическую активность в отношении бактерий, грибов, простейших, оболочечных вирусов. Высокий уровень экспрессии генов АМП характерен для клеток эпителиальных тканей и иммунной системы. Механизм прямого антимикробного действия, как правило, связан с нарушением целостности мембраны клетки-мишени, однако в ряде случаев основан на специфическом взаимодействии с молекулами на поверхности или внутри клетки. Кроме того, АМП играют роль иммуномодуляторов: проявляют хемотаксическую активность, осуществляют рекрутирование фагоцитов, стимулируют выработку цитокинов в организме.

Наиболее полно изучен вопрос о том, как АМП действуют на мембраны бактериальных клеток. Известно несколько моделей взаимодействия молекулы АМП с мембраной бактерии. Меньше данных собрано о том, как АМП действуют на эукариотические клетки. Особое внимание в обзоре уделено противоопухолевым свойствам АМП, поскольку практическое исследование посвящено изучению цитотоксических свойств АМП козы ChMAP-28 - а-спирального кателицидина козы Capra hircus. В первой части литературного обзора описаны особенности взаимодействия молекул АМП с опухолевыми клетками и факторы, определяющие селективность этого взаимодействия. Приведены примеры исследования возможности применения в качестве противоопухолевых агентов АМП в клинических испытаниях. Основная часть обзора посвящена кателицидинам - классу АМП, к которому принадлежит главный объект исследования. Приведены примеры действия кателицидинов на клетки млекопитающих in vitro и в организме-хозяине.

Цель исследования состояла в изучении цитотоксических свойств нового а-спирального антимикробного пептида - кателицидина козы ChMAP-28.

В соответствии с целью были поставлены следующие экспериментальные задачи:

1. Получение рекомбинантного антимикробного пептида ChMAP-28 с помощью гетерологичной экспрессии в клетках E. coli.

2. Оценка цитотоксического действия пептида ChMAP-28 на опухолевые и нормальные клетки человека путём измерения метаболической активности клеток с использованием МТТ-теста и определения уровня высвобождения гемоглобина при помощи гемолитического теста.

3. Изучение механизма индукции клеточной гибели ChMAP-28 методом проточной цитометрии с помощью двойного окрашивания FITC-аннексин V/PI, окрашивания трипановым синим, лактатдегидрогеназного теста.

4. Сравнение действия ChMAP-28 и других а-спиральных пептидов -компонентов системы врождённого иммунитета.

Научная новизна работы

Впервые получен антимикробный пептид лейкоцитов козы ChMAP-28, который ранее был обнаружен в виде последовательности мРНК белка-предшественника. Подобраны оптимальные условия экспрессии пептида в составе рекомбинантного белка, содержащего октагистидиновую последовательность и тиоредоксин.

Установлено цитотоксическое действие пептида ChMAP-28 на панели опухолевых и нормальных клеточных линий человека, определен диапазон концентраций ChMAP-28, в котором пептид не проявляет цитотоксического действия по отношению к нормальным клеткам человека. Проведено последовательное изучение механизма индукции клеточной гибели с

помощью комплекса методов: проточной цитофлуориметрии с двойным окрашиванием FITC-аннексин V/PI, использования общего ингибитора каспаз, лактатдегидрогеназного теста, окрашивания трипановым синим. Проведено сравнение с а-спиральными пептидами - компонентами системы врождённого иммунитета животных и человека. Теоретическая и практическая значимость работы

Впервые исследовано биологическое действие a-спирального кателицидина ChMAP-28, который является наиболее активным среди пептидов врожденного иммунитета козы. Пептид ChMAP-28 может служить основой для разработки противоопухолевого препарата для лечения рака, имеющего поверхностную локализацию, для внутриопухолевого или местного применения.

Положения, выносимые на защиту

1. Антимикробный пептид козы ChMAP-28, впервые полученный методом гетерологичной экспрессии в клетках E. coli, обладает цитотоксической активностью в отношении опухолевых клеточных линий.

2. Действие пептида ChMAP-28 на опухолевые клетки характеризуется значениями IC50 от 3,4 до 6,5 мкМ. В этом концентрационном диапазоне пептид ChMAP-28 действует более селективно на опухолевые клеточные линии, чем на нормальные клетки человека. Среди всех исследованных опухолевых клеточных линий наиболее чувствительной к действию пептида ChMAP-28 является суспензионная клеточная линия лейкоза человека HL-60. Пептид ChMAP-28 не вызывает лизис эритроцитов в концентрациях, вызывающих гибель опухолевых клеток.

3. Показано, что цитотоксический эффект ChMAP-28 зависит от концентрации пептида. Нарушение целостности цитоплазматической мембраны и гибель опухолевых клеток происходит через 15 мин после начала инкубации с пептидом ChMAP-28 и в дальнейшем не зависит от

времени инкубации. Разрушение цитоплазматической мембраны подтверждено тремя независимыми методами: проточной цитофлуориметрией при двойном окрашивании FITC-аннексином V и иодидом пропидия, а также с помощью лактатдегидрогеназного теста или окрашивания трипановым синим. Полученные экспериментальные данные указывают на то, что механизмы апоптоза в ходе клеточной гибели не активируются.

4. Пептид СИМЛР-28 действует на опухолевые клетки более селективно, чем цитотоксический пептид пчелиного яда мелиттин, а также обладает более низкой гемолитической активностью. Сравнение биологических свойств пептида СИМЛР-28 и характеристик известных пептидных факторов системы врождённого иммунитета животных указывает на более высокую селективность и низкую гемолитическую активность исследуемого пептида. Среди известных кателицидинов козы пептид СИМЛР-28 обладает наиболее ярко выраженной цитотоксической активностью.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на российских и международных конференциях: 43-м конгрессе Федерации Европейских биохимических обществ (Прага, Чешская республика, 2018), Международной научной конференции по биоорганической химии, биотехнологии и бионанотехнологии, посвященной 55-летию ИБХ РАН и 80-летию со дня рождения академика Ю.А. Овчинникова (Москва, 2014), Международной научной конференции "XII чтения памяти академика Ю.А. Овчинникова" и VIII Российском симпозиуме "Белки и пептиды" (Москва, 2017); Конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2016, 2018); XXVII, XXVIII, XXIX, XXX, XXXI Зимних молодежных научных школах «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019).

Личный вклад автора

Автор принимал непосредственное участие во всех этапах диссертационной работы: поиске и анализе литературных данных, получении рекомбинантных пептидов, определении цитотоксического эффекта и механизма индукции клеточной гибели АМП, подготовке и написании публикаций. Автором полностью самостоятельно были выполнены все работы с эукариотическими клетками, в том числе МТТ-тест и проточная цитофлуориметрия.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 23 печатные работы, в том числе 7 статей в рецензируемых отечественных и зарубежных научных журналах, 15 тезисов докладов на российских и международных конференциях, получен 1 патент.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 110 страницах, содержит 30 рисунков, 5 таблиц и состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждение, выводы и библиографический список, включающий 161 ссылку.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Действие антимикробных пептидов на опухолевые клетки

АМП являются разнообразными по структуре эффекторными молекулами системы врождённого иммунитета, которые действуют быстро при попадании в организм патогенных микробов, особенно на слизистых и эпителиальных барьерах. Традиционно в исследованиях АМП делался упор на их антибактериальные и противогрибковые свойства, однако этим действие АМП в качестве факторов регуляции системы врождённого иммунитета не ограничено.

Врождённые иммунологические реакции на инфекционные агенты, включающие повышение секреции АМП, в первую очередь инициируются и регулируются точным взаимодействием между лигандами патогенов, так называемыми патоген-ассоциированными молекулярными паттернами или сокращённо ПАМП, и иммунными рецепторами. Помимо проявления антимикробной активности, АМП взаимодействуют с клетками организма-хозяина и оказываются вовлечены в различные сигнальные каскады, которые могут способствовать борьбе с инфекцией. Например, в-дефенсины - АМП, активные против многих грамотрицательных и грамположительных бактерий и вирусов, - также служат лигандом для рецептора хемокинов CCR6, который экспрессируется на Т-лимфоцитах и дендритных клетках, и следовательно, связывают врождённый и адаптивный компоненты иммунитета организма [5].

АМП вызывают изменения экспрессии генов организма-хозяина, влияющие на индукцию секреции хемокинов, модулирующие активацию или гибель нейтрофилов, Т-лимфоцитов и дендритных клеток, регуляцию сигнальных путей клеточной дифференциации и стимулирование иммуноопосредованного ранозаживления [6].

АМП могут проявлять антипролиферативное, проапоптотическое и антиметастатическое действие на опухолевые клетки (Рис. 1). Резистентность

и метастазирование - главные сложности в терапии рака. Множество работ подтверждают, что АМП обладают терапевтическим потенциалом для преодоления этих проблем. Важно отметить, что АМП действуют на опухолевые клеточные линии, обладающие множественной лекарственной устойчивостью, и могут быть применены для лечения сложных резистентных случаев рака. В будущем комбинированные стратегии сочетания нового терапевтического класса противоопухолевых АМП с традиционными средствами для лечения рака (таргетная терапия, иммунотерапия и химиотерапия) смогут повысить эффективность лечения [7-9].

Неспецифическая токсичность АМП остается серьёзной проблемой, препятствующей широкому использованию природных АМП или их синтетических аналогов. Однако, есть положительный опыт применения АМП в борьбе с инфекциями, где ряд препаратов дошли до стадии клинических испытаний. С одной стороны, терапевтический индекс может быть повышен с помощью разработки новых составов препаратов и улучшенных систем доставки. С другой стороны, структурно-функциональные исследования перспективных природных соединений, оптимизация их свойств и структуры с последующим выявлением лидирующего соединения также имеют важное значение для повышения противоопухолевой эффективности АМП. Также стоит отметить, что биологическая активность подавляющего большинства природных АМП еще не изучена. Учитывая высокий потенциал терапевтического применения АМП, необходимо проведение комплексных исследований с целью выявления кандидатов для создания противоопухолевых препаратов.

Рисунок 1. Биосинтез АМП в организме человека и реализация их антимикробного и противоопухолевого действия [10].

АМП выделяются клетками иммунной системы, эпителия кожи, слизистых оболочек глаз, дыхательной, пищеварительной и мочеполовой систем. Эти пептиды могут эффективно воздействовать на широкий спектр микроорганизмов, включая бактерии, грибы и вирусы. АМП также могут сдерживать рост и развитие опухолей, а иммуностимулирующие свойства могут дополнительно противостоять развитию рака [11,12].

Действие АМП на опухолевые клетки зависит как от свойств молекулы АМП, так и от физиологических особенностей клеток. На селективность мембранолитического действия влияют и характеристики самих молекул АМП, такие как заряд, гидрофобность и гидрофобный момент, равный векторной сумме гидрофобности аминокислотных остатков. Эти зависимости неоднозначны и определяются конформационными особенностями каждого конкретного пептида. Принято считать, что увеличение доли гидрофобных остатков и гидрофобного момента сопровождается усилением мембранолитических свойств и одновременно ведет к потере селективности [13].

Некоторые АМП специфически поражают опухолевые клетки, так как злокачественно трансформированные клетки содержат фосфатидилсерин в наружном слое цитоплазматической мембраны (3-9% всех фосфолипидов) [14]. Анионный фосфолипид способствует связыванию с поверхностью клетки катионных АМП. Предполагается, что удержание фосфатидилсерина на внутренней стороне липидного бислоя в норме поддерживается за счет активности АТФ-зависимой аминофосфолипидтранслоказы (флиппазы). Содержание фосфатидилсерина на поверхности раковых клеток человека регулируется флиппазной активностью и уровнем внутриклеточного кальция. В целом, раковые клеточные линии с высоким поверхностным содержанием фосфатидилсерина проявляют пониженную активность флиппазы и высокий уровень внутриклеточного Са2+, тогда как раковые клетки с низким поверхностным фосфатидилсерином имеют высокую активность флиппазы и низкий уровень внутриклеточного Са2+. Опухолевые клетки с высоким содержанием поверхностного фосфатидилсерина также имели более высокий общий уровень фосфатидилсерина в клетках. Асимметрия мембраны может нарушаться под действием Са2+-зависимой скрамблазы, запускающей процесс спонтанного обмена липидов между монослоями (Рис. 2) [15-17]. Появление фосфатидилсерина на поверхности клетки, характерное для многих типов опухолей, может служить маркером злокачественного процесса и мишенью для связывания антител, пролекарств и катионных агентов, в том числе катионных АМП [18-20].

Распределение холестерина в мембранах опухолевых клеток может быть неравномерным, при этом текучесть цитоплазматической мембраны может увеличиваться. Локальное уменьшение вязкости может происходить из-за концентрирования большей части холестерина в липидных рафтах. Например, цитоплазматические мембраны клеток лейкоза и карциномы легкого человека обладают повышенной текучестью за счет более низкого уровня холестерина по сравнению с мембранами нормальных лейкоцитов и клеток легкого. Это

снижение вязкости цитоплазматической мембраны усиливает взаимодействие АМП с мембраной [21,22].

Рисунок 2. Особенности строения опухолевой клетки, обусловливающие селективность действия АМП [23].

Главной причиной селективности действия катионных АМП является отрицательный заряд цитоплазматической мембраны опухолевых клеток. Его придает наличие фосфатидилсерина, О-гликозилированного муцина, сиалированных ганглиозидов и гепарансульфата [24,25]. Анионный кардиолипин в составе внешней мембраны митохондрий также способствует взаимодействию с ней катионных АМП. У опухолевых клеток увеличено количество микроворсинок на поверхности [26]. В результате изменения метаболизма клетки внеклеточный рН снижается.

Избыточное сиалирование мембранных гликопротеинов и гликолипидов опухолевой клетки является следствием большей разветвленности олигосахаридных цепей, а также роста активности

® Сиаловая кислота

сиалилтрансфераз и, в меньшей степени, снижения активности сиалидаз. Показано, что АМП буфорин IIb, модифицированный BMAP-28, ауреин 1.2 связываются с клетками рака молочной железы посредством взаимодействия с поверхностными O- и N-гликозилированными белками и ганглиозидами [24]. Сиаловые кислоты действуют как ключевые сайты для связывания катионных АМП с гликопротеинами и ганглиозидами. Отрицательный заряд наружной митохондриальной мембраны, способствующий АМП-опосредованной активации внутреннего пути апоптоза, связан с высоким содержанием в ней анионных фосфолипидов (кардиолипина). Локальное снижение вязкости липидного бислоя вследствие неравномерного распределения холестерина приводит к более активному встраиванию молекул АМП. Площадь поверхности клеточной мембраны, доступной для взаимодействия с АМП, повышается за счет образования микроворсинок. При этом более интенсивно может происходить активный транспорт и обмен веществ в опухолевой клетке. Снижение pH внеклеточной среды в результате образования молочной кислоты в процессе гликолиза может способствовать активации богатых гистидином АМП. Этот эффект природных АМП может использоваться для адресной доставки коротких синтетичеких гистидин-богатых АМП к опухолевым клеткам [27,28].

Несмотря на то, что применение АМП для лечения онкологии во многом остается экспериментальным, несколько АМП проходят фазу II клинических испытаний или даже получили одобрение FDA для лечения инфекционных заболеваний [10]. Данные о применении АМП в клинических испытаниях для лечения рака сравнительно ограничены по сравнению с применением их в борьбе с инфекциями и воспалительными заболеваниями. Однако полученные данные о безопасности АМП при лечении инфекционных заболеваний косвенно говорят о том, что АМП могут быть безопасны и для больных раком. Например, в настоящее время проводится исследование противоракового агента NCT02225366, разработанного на основе пептида LL-37,

терапевтическая эффективность которого против метастазирующей меланомы оценивается на I этапе клинических испытаний. LL-37 вводили внутрь опухоли у пациентов с метастатической меланомой и как минимум тремя очагами поражения на стадиях ШВ, ШС или IV или узловыми поражениями [29]. Синтетический катионный пептид LTX-315 (КСТ01058616) со структурой K-K-W-W-K-K-Dip-K-NH2 использовали для лечения солидных опухолей внутривенно. Этот онколитический катионный пептид был разработан на основе катионного АМП с в-складчатой структурой - бычьего лактоферрицина. Было показано, что LTX-315 высокоэффективен против широкого круга как резистентных, так и чувствительных типов раковых клеток и при этом менее токсичен по отношению к нормальным клеткам [30]. Внутриопухолевое введение LTX-315 животным приводило к некрозу опухоли и инфильтрации иммунных клеток в опухолевую ткань с последующей полной ремиссией опухоли. Введение LTX-315 изменяло микроокружение опухоли, увеличивалось количество эффекторных Т-клеток. Способность LTX-315 влиять на микроокружение опухоли делает его кандидатом для комбинации для с иммунотерапевтическими средствами, такими как ингибиторы контрольных точек иммунитета (анти-СТЬА4 / анти-PD-1) [31].

Помимо природных и синтетических катионных пептидов, действующих непосредственно на раковые клетки, клинические испытания проходят также пептидные вакцины, активирующие иммунную реакцию на пептидные антигены опухолевых клеток, например, стимулирующие активацию цитотоксических лимфоцитов [32,33]

Препарат ANG-1005 ^СТ02048059) применяется для лечения метастазирующего рака груди и головы внутривенно. Структура активного соединения включает три молекулы противоопухолевого препарата паклитаксела, конъюгированные посредством сложноэфирных связей с короткими пептидами. Благодаря взаимодействию пептидных компонентов

соединения с рецептором LRP (low density Lipoprotein Receptor-related Protein - белок, подобный рецептору липопротеинов низкой плотности) действующее вещество лучше проникает через гематоэнцефалический барьер и более селективно взаимодействует с раковыми клетками [34].

Во второй части литературного обзора собраны данные о биологической активности представителей важного класса АМП - кателицидинов. Меньшее внимание уделяется их антимикробной активности, поскольку работа нацелена на изучение действия АМП в отношении эукариотических клеток.

2.2.Структура и разнообразие биологических функций кателицидинов

Кателицидины впервые были обнаружены в миелоидных клетках костного мозга млекопитающих, поэтому исторически были названы MAPs (Myeloid Antimicrobial Peptides). Это название позже закрепилось за а-спиральными кателицидинами. Кателицидины хранятся в виде неактивных предшественников в секреторных гранулах лейкоцитов и макрофагов и могут высвобождаться в ответ на активацию лейкоцитов [35].

Кателицидины являются катионными антимикробными пептидами. Они значительно отличаются по молекулярной массе, аминокислотной последовательности и вторичной структуре (а-спиральные и в-складчатые). Среди кателицидинов встречаются линейные и циклические молекулы длиной от 12 до 80 аминокислотных остатков [36].

Все предшественики кателицидинов имеют в своём составе консервативный N-концевой домен, называемый кателиновым. Данный домен более чем на 70% гомологичен кателину - белку, выделенному из лейкоцитов свиньи и проявляющему свойства ингибитора катепсина L [37]. После отщепления от белка-предшественника C-концевой пептид проявляет биологическую активность, свойственную зрелому кателицидину. Стоит заметить, что в литературе кателицидинами называются как полные белки-предшественники, так и С-концевые активные пептиды (Рис. 3). Например,

кателицидином человека называется белок-предшественник hCAP18 и его С-концевой пептид LL-37.

Кателиновый домен найден у разных млекопитающих, однако только небольшая толика молекул кателицидинов охарактеризована, выделена и изучена. У многих видов животных экспрессируются гены как а-спиральных MAP, так и различных богатых остатками пролина и триптофана пептидов (Таблица 1).

Рисунок 3. Общая схема структуры гена кателицидина, кодируемого им белка-предшественника и классификация зрелых кателицидинов [38].

Соответствие цвета экзонов и участков пептида показывает, какими экзонами кодируется тот или иной участок. Активный пептид отщепляется от предшественника при помощи эластазы после экзоцитоза. Зрелые пептиды могут обладать различной структурой.

Миелоидные антимикробные пептиды MAPs обладают а-спиральной структурой. Первая буква обозначает вид животного, а цифрой обозначается количество аминокислотных остатков. Среди этих пептидов хорошо изучена биологическая активность пептидов быка (Bovine Myeloid Pepdides) BMAP-27, -28 и -34 [39-41], овцы (Sheep Myeloid Peptides) SMAP-29 и -34 [42,43], свиньи

(Porcine Myeloid Pepides) PMAP-23, -36 и -37 [44,45]. Также а-спиральной структурой обладает единственный известный кателицидин человека hCAP18 - LL-37 [46]. К в-шпилечным кателицидинам относятся протегрины свиньи, содержащие две дисульфидные связи [47]. В отдельные классы выделяют кателицидины, содержащие большое количество остатков триптофана (индолицидин) [48] или остатков пролина (бактенецины) [49,50].

Таблица 1. Сводная таблица аминокислотных последовательностей некоторых известных кателицидинов.

Человек

LL-37 (hCAP18) LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES [46]

Корова

Bacl RLCRIVVIRVCR [51]

Bac5 RFRPPIRRPPIRPPFYPPFRPPIRPPIFPPIRPPFRPPLGPFP [52]

Bac7 RRIRPRPPRLPRPRPRPLPFPRPGPRPIPRPLPFPRPGPRPIP RPLPFPRPGPRPIPRPL [53]

Индолицидин ILPWKWPWWPWRR [54]

BMAP-27 GRFKRFRKKFKKLFKKL SPVIPLLHLG [41]

BMAP-28 GGLRSLGRKILRAWKKYGPIIVPIIRIG [55]

BMAP-34 AGLFRRLRDSIRRGQQKILEKARRIGERIKDIFRG [56]

Овца

SMAP-29 RGLRRLGRKIAHGVKKYGPTVLRIIRIAG [57]

OaBac7.5 RRLRPRRPRLPRPRPRPRPRPRSLPLPRPQPRRIPRPILLPW RPPRPIPRPQPQPIPRWL [52]

Коза

ChMAP-28 GRFKRFRKKLKRLWHKVGPFVGPILHY [58]

ChBac5 RFRPPIRRPPIRPPFNPPFRPPVRPPFRPPFRPPFRPPIGPFP [52]

ChBac7.5 RRLRPRRPRLPRPRPRPRPRPRSLPLPRPQPRRIPRPILLPW RPPRPIPRPQPQPIPRWL [52]

ChBac3.4 RFRLPFRRPPIRIHPPPFYPPFRRFL [59]

Свинья

PR-39 RRRPRPPYLPRPRPPPFFPPRLPPRIPPGFPPRFPPRFP [60]

PR-35 RRRPRPPYLPRPRPPPFFPPRLPPRIPPGFPPRFP [61]

Тритрптицин VRRFPWWWPFLRR [62]

PMAP-23 RIIDLLWRVRRPQKPKFVTVWVR [44]

PMAP-36 VGRFRRLRKKTRKRLKKIGKVLKWIPPIVGSIPLGCG [45]

PMAP-37 GLL SRLRDFL SDRGRRLGEKIERIGQKIKDL SEFFQS [63]

Протегрин-1 RGGRLCYCRRRFCVCVGR [64]

Собака

CAMP(K9CATH) RLKELITTGGQKIGEKIRRIGQRIKDFFKNLQPREEKS [65]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Емельянова Анна Андреевна, 2019 год

6. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Bray F. et al. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries // CA Cancer J Clin. - 2018.

2. Connors J.M. et al. Brentuximab Vedotin with Chemotherapy for Stage III or IV Hodgkin's Lymphoma // New England Journal of Medicine. - 2018. - Vol. 378. - № 4. - P. 331-344.

3. Varghese E. et al. The "Yin and Yang" of Natural Compounds in Anticancer Therapy of Triple-Negative Breast Cancers // Cancers (Basel). -2018. - Vol. 10. -№ 10.

4. Wang G., Li X., Wang Z. APD3: the antimicrobial peptide database as a tool for research and education // Nucleic Acids Res. - 2016. - Vol. 44. - № 1. -P. 10871093.

5. Ganz T. Defensins: antimicrobial peptides of innate immunity // Nat. Rev. Immunol. - 2003. - Vol. 3. - № 9. - P. 710-720.

6. Kosciuczuk E.M. et al. Cathelicidins: family of antimicrobial peptides. A review // Mol Biol Rep. - 2012. - Vol. 39. - № 12. - P. 10957-10970.

7. Rothan H.A. et al. Scalable Production of Recombinant Membrane Active Peptides and Its Potential as a Complementary Adjunct to Conventional Chemotherapeutics // PLOS ONE. - 2015. - Vol. 10. - № 9. - P. e0139248.

8. Cichon T. et al. D-K6L9 Peptide Combination with IL-12 Inhibits the Recurrence of Tumors in Mice // Arch Immunol Ther Exp (Warsz). - 2014. - Vol. 62. - № 4. - P. 341-351.

9. Ohsaki Y. et al. Antitumor activity of magainin analogues against human lung cancer cell lines // Cancer Res. - 1992. - Vol. 52. - № 13. - P. 3534-3538.

10. Roudi R., Syn N.L., Roudbary M. - Antimicrobial Peptides As Biologic and

Immunotherapeutic Agents against Cancer: A Comprehensive Overview // Front. Immunol. - 2017. -Vol. 8.

11. Zhang C., Yang M., Ericsson A.C. Antimicrobial Peptides: Potential Application in Liver Cancer // Front Microbiol. - 2019. - Vol. 10. - P. 1257.

12. Hilchie A.L., Hoskin D.W., Power Coombs M.R. Anticancer Activities of Natural and Synthetic Peptides // Adv. Exp. Med. Biol. - 2019. - Vol. 1117. - P. 131-147.

13. Yeaman M.R., Yount N.Y. Mechanisms of Antimicrobial Peptide Action and Resistance // Pharmacol Rev. - 2003. - Vol. 55. - № 1. - P. 27-55.

14. Utsugi T. et al. Elevated expression of phosphatidylserine in the outer membrane leaflet of human tumor cells and recognition by activated human blood monocytes // Cancer Res. - 1991. - Vol. 51. - № 11. - P. 3062-3066.

15. Zwaal R.F., Schroit A.J. Pathophysiologic implications of membrane phospholipid asymmetry in blood cells // Blood. - 1997. - Vol. 89. - №2 4. - P. 11211132.

16. Bevers E.M. et al. Transmembrane phospholipid distribution in blood cells: control mechanisms and pathophysiological significance // Biol. Chem. - 1998. -Vol. 379. - № 8-9. - P. 973-986.

17. Vallabhapurapu S.D. et al. Variation in human cancer cell external phosphatidylserine is regulated by flippase activity and intracellular calcium // Oncotarget. - 2015. - Vol. 6. - № 33. - P. 34375-34388.

18. Sharma B., Kanwar S.S. Phosphatidylserine: A cancer cell targeting biomarker // Semin. Cancer Biol. - 2018. - Vol. 52. - № 1. - P. 17-25.

19. Riedl S. et al. In search of a novel target - phosphatidylserine exposed by non-apoptotic tumor cells and metastases of malignancies with poor treatment efficacy // Biochim. Biophys. Acta. - 2011. - Vol. 1808. - № 11. - P. 2638-2645.

20. Riedl S. et al. Human lactoferricin derived di-peptides deploying loop structures induce apoptosis specifically in cancer cells through targeting membranous phosphatidylserine // Biochim. Biophys. Acta. - 2015. - Vol. 1848. -№ 11. - P. 2918-2931.

21. Deslouches B., Di Y.P. Antimicrobial peptides with selective antitumor mechanisms: prospect for anticancer applications // Oncotarget. - 2017. - Vol. 8. -№ 28. - P. 46635-46651.

22. Li Y.C. et al. Elevated levels of cholesterol-rich lipid rafts in cancer cells are correlated with apoptosis sensitivity induced by cholesterol-depleting agents // Am. J. Pathol. - 2006. - Vol. 168. - № 4. - P. 1107-1118.

23. Balandin S.V. et al. Molecular mechanisms of antitumor effect of natural antimicrobial peptides // Russ J Bioorg Chem. - 2016. - Vol. 42. - № 6. - P. 575589.

24. Han Y.-Y. et al. Role of glycosylation in the anticancer activity of antibacterial peptides against breast cancer cells // Biochem. Pharmacol. - 2013. - Vol. 86. - № 9. - P. 1254-1262.

25. Alam S. et al. Altered (neo-) lacto series glycolipid biosynthesis impairs a2-6 sialylation on N-glycoproteins in ovarian cancer cells // Sci Rep. - 2017. - Vol. 7.

26. Chan S.C., Hui L., Chen H.M. Enhancement of the cytolytic effect of antibacterial cecropin by the microvilli of cancer cells // Anticancer Res. - 1998. - Vol. 18. - № 6A. - P. 4467-4474.

27. Zhang Q. et al. A pH-responsive a-helical cell penetrating peptide-mediated liposomal delivery system // Biomaterials. - 2013. - Vol. 34. - № 32. - P. 79807993.

28. Yao J. et al. Design of new acid-activated cell-penetrating peptides for tumor drug delivery // PeerJ. - 2017. - Vol. 5. - P. 3429.

29. Intratumoral Injections of LL37 for Melanoma - Full Text View -ClinicalTrials.gov [Electronic resource]. URL: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02225366 (accessed: 05.02.2019).

30. Haug B.E. et al. Discovery of a 9-mer Cationic Peptide (LTX-315) as a Potential First in Class Oncolytic Peptide // J. Med. Chem. - 2016. - Vol. 59. - № 7. - P.2918-2927.

31. Sveinbj0rnsson B. et al. LTX-315: a first-in-class oncolytic peptide that reprograms the tumor microenvironment // Future Med Chem. - 2017. - Vol. 9. -№ 12. -P. 1339-1344.

32. Fujimaki T. et al. P07.02 Trials of a personalized peptide vaccine (ITK-1) for patients with recurrent or progressive glioblastoma (GBM) // Neuro Oncol. - 2017. Vol. 19. - № 3. P. 52.

33. Fu S. et al. Initial phase 1 study of WT2725 dosing emulsion in patients with advanced malignancies. // JCO. - 2017. - Vol. 35. - № 15. - P. 2066-2066.

34. Kumthekar P. et al. ANG1005, a novel brain-penetrant taxane derivative, for the treatment of recurrent brain metastases and leptomeningeal carcinomatosis from breast cancer. // JCO. - 2016. - Vol. 34. - № 15. - P. 2004-2004.

35. Kozlowska E. et al. Circulating cathelicidin LL-37 level is increased in euthymic patients with bipolar disorder // J Clin Neurosci. - 2018. - Vol. 48. - P. 168-172.

36. Zanetti M. The role of cathelicidins in the innate host defenses of mammals // Curr Issues Mol Biol. - 2005. - Vol. 7. - № 2. - P. 179-196.

37. Kopitar M. et al. A new type of low-molecular mass cysteine proteinase inhibitor from pig leukocytes // Biol. Chem. Hoppe-Seyler. - 1989. - Vol. 370. - № 10. - P. 1145-1151.

38. Young-Speirs M. et al. Host defense cathelicidins in cattle: types, production,

bioactive functions and potential therapeutic and diagnostic applications // International Journal of Antimicrobial Agents. - 2018.

39. Risso A. et al. BMAP-28, an Antibiotic Peptide of Innate Immunity, Induces Cell Death through Opening of the Mitochondrial Permeability Transition Pore // Mol Cell Biol. - 2002. - Vol. 22. - № 6. - P. 1926-1935.

40. Risso A., Zanetti M., Gennaro R. Cytotoxicity and apoptosis mediated by two peptides of innate immunity // Cell. Immunol. - 1998. - Vol. 189. - № 2. - P. 107115.

41. Ahmad A. et al. Structure-function study of cathelicidin-derived bovine antimicrobial peptide BMAP-28: design of its cell-selective analogs by amino acid substitutions in the heptad repeat sequences. // Biochim Biophys Acta. - 2009. -Vol. 1788. - № 11. - P. 2411-2420.

42. Dawson R.M., Liu C.-Q. Analogues of peptide SMAP-29 with comparable antimicrobial potency and reduced cytotoxicity // International Journal of Antimicrobial Agents. - 2011. - Vol. 37. - № 5. - P. 432-437.

43. Jacob B. et al. The stereochemical effect of SMAP-29 and SMAP-18 on bacterial selectivity, membrane interaction and anti-inflammatory activity // Amino Acids. - 2016. - Vol. 48. - № 5. - P. 1241-1251.

44. Park Y. et al. Antinematodal effect of antimicrobial peptide, PMAP-23, isolated from porcine myeloid against Caenorhabditis elegans // J. Pept. Sci. 2004. - Vol. 10. - № 5. - P. 304-311.

45. Scocchi Marco et al. Structural aspects and biological properties of the cathelicidin PMAP-36 // The FEBS Journal. - 2005. - Vol. 272. - № 17. - P. 43984406.

46. Fabisiak A., Murawska N., Fichna J. LL-37: Cathelicidin-related antimicrobial peptide with pleiotropic activity // Pharmacological Reports. - 2016. Vol. 68 - № 4. - P. 802-808.

47. Kokryakov V.N. et al. Protegrins: leukocyte antimicrobial peptides that combine features of corticostatic defensins and tachyplesins // FEBS Lett. - 1993. Vol. 327. - № 2. - P. 231-236.

48. Shagaghi N. et al. Archetypal tryptophan-rich antimicrobial peptides: properties and applications // World J. Microbiol. Biotechnol. - 2016. - Vol. 32. -№ 2. - P. 31.

49. Anderson R.C., Yu P.-L. Isolation and characterisation of proline/argininerich cathelicidin peptides from ovine neutrophils // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2003. - Vol. 312. - № 4. - P. 1139-1146.

50. Shamova O. et al. Purification and Properties of Proline-Rich Antimicrobial Peptides from Sheep and Goat Leukocytes // Infect Immun. - 1999. - Vol. 67. - № 8. - P. 4106-4111.

51. Smith W.L., Sunaga O., Cullor J.S. An evaluation of the tissue expression of a bovine dodecapeptide bactenecin in the adult and fetal animal // Comp Haematol Int. - 1999. - Vol. 9. - № 3. - P. 132-138.

52. Shamova O.V. et al. Minibactenecins ChBac7.Na and ChBac7. Nß -Antimicrobial Peptides from Leukocytes of the Goat Capra hircus // Acta Naturae. 2016. - Vol. 8. - № 3. - P. 136-146.

53. Seefeldt A.C. et al. Structure of the mammalian antimicrobial peptide Bac7(1-16) bound within the exit tunnel of a bacterial ribosome // Nucleic Acids Res. -2016. - Vol. 44. - № 5. - P. 2429-2438.

54. Staubitz P. et al. Structure-function relationships in the tryptophan-rich, antimicrobial peptide indolicidin // Journal of Peptide Science. - 2001. - Vol. 7. -№ 10. - P. 552-564.

55. Zhang D. et al. Effect of BMAP-28 on human thyroid cancer TT cells is mediated by inducing apoptosis // Oncol Lett. - 2015. - Vol. 10. - № 4. - P. 26202626.

56. Gennaro R. et al. Biological characterization of a novel mammalian antimicrobial peptide // Biochim. Biophys. Acta. - 1998. - Vol. 1425. - № 2. - P. 361-368.

57. Dawson R.M., Liu C.-Q. Cathelicidin peptide SMAP-29: comprehensive review of its properties and potential as a novel class of antibiotics // Drug Development Research. - 2009. - Vol. 70. - № 7. - P. 481-498.

58. Zhang G.-W. et al. Expression of cathelicidins mRNA in the goat mammary gland and effect of the intramammary infusion of lipopolysaccharide on milk cathelicidin-2 concentration // Vet. Microbiol. - 2014. - Vol. 170. - № 1-2. - P. 125-134.

59. Shamova O. et al. ChBac3.4: A Novel Proline-Rich Antimicrobial Peptide from Goat Leukocytes // Int J Pept Res Ther. - 2009. - Vol. 15. - № 1. - P. 31-42.

60. Li J. et al. PR39, a peptide regulator of angiogenesis // Nature Medicine. -2000. - Vol. 6. - № 1. - P. 49-55.

61. Jeon H. et al. Copy number variation of PR-39 cathelicidin, and identification of PR-35, a natural variant of PR-39 with reduced mammalian cytotoxicity // Gene.

- 2019.

62. Schibli D.J. et al. Structure-Function Analysis of Tritrpticin Analogs: Potential Relationships between Antimicrobial Activities, Model Membrane Interactions, and Their Micelle-Bound NMR Structures // Biophys J. - 2006. - Vol. 91. - № 12. - P. 4413-4426.

63. Lyu Y. et al. Antimicrobial activity, improved cell selectivity and mode of action of short PMAP-36-derived peptides against bacteria and Candida // Sci Rep.

- 2016. - Vol. 6. - P. 27258.

64. Shamova O.V. et al. Effects of antimicrobial peptides of neutrophils on tumor and normal cells in culture // Tsitologiia. - 2007. - Vol. 49. - № 12. - P. 1000-1010.

65. Sang Y. et al. Canine cathelicidin (K9CATH): Gene cloning, expression, and biochemical activity of a novel pro-myeloid antimicrobial peptide // Developmental & Comparative Immunology. - 2007. - Vol. 31. - № 12. - P. 1278-1296.

66. Gallo R.L. et al. Identification of CRAMP, a Cathelin-related Antimicrobial Peptide Expressed in the Embryonic and Adult Mouse // J. Biol. Chem. - 1997. -Vol. 272. - № 20. - P. 13088-13093.

67. Larrick J.W. et al. Antimicrobial activity of rabbit CAP18-derived peptides // Antimicrob. Agents Chemother. - 1993. - Vol. 37. - № 12. - P. 2534-2539.

68. Mardirossian M. et al. The dolphin proline-rich antimicrobial peptide Tur1A inhibits protein synthesis by targeting the bacterial ribosome // Cell Chem Biol. 2018. - Vol. 25. - № 5. - P. 530-539.

69. Yang H. et al. Identification of the first cathelicidin gene from skin of Chinese giant salamanders Andrias davidianus with its potent antimicrobial activity // Dev. Comp. Immunol. - 2017. - Vol. 77. - P. 141-149.

70. Tankrathok A. et al. Identification of the first Crocodylus siamensis cathelicidin gene and RN15 peptide derived from cathelin domain exhibiting antibacterial activity // Biotechnol. Appl. Biochem. - 2018.

71. Cavalcante C.S.P. et al. Anti-fungal activity of Ctn[15-34], the C-terminal peptide fragment of crotalicidin, a rattlesnake venom gland cathelicidin // J. Antibiot. - 2017. - Vol. 70. - № 3. - P. 231-237.

72. Cao X. et al. Cathelicidin-OA1, a novel antioxidant peptide identified from an amphibian, accelerates skin wound healing // Scientific Reports. - 2018. - Vol. 8. № 1. - P. 943.

73. Falcao C.B. et al. Structural Dissection of Crotalicidin, a Rattlesnake Venom Cathelicidin, Retrieves a Fragment with Antimicrobial and Antitumor Activity // J. Med. Chem. - 2015. - Vol. 58. - № 21. - P. 8553-8563.

74. Guo Z. et al. As-CATH4 and 5, two vertebrate-derived natural host defense peptides, enhance the immuno-resistance efficiency against bacterial infections in Chinese mitten crab, Eriocheir sinensis // Fish Shellfish Immunol. - 2017. - Vol. 71. P. 202-209.

75. Chen Y. et al. As-CATH1-6, novel cathelicidins with potent antimicrobial and immunomodulatory properties from Alligator sinensis, play pivotal roles in host antimicrobial immune responses // Biochem. J. - 2017. - Vol. 474. - № 16. - P. 2861-2885.

76. Zanetti M. et al. Molecular cloning and chemical synthesis of a novel antibacterial peptide derived from pig myeloid cells. // J. Biol. Chem. -1994. - Vol. 269. - № 11. P. 7855-7858.

77. Skerlavaj B. et al. SMAP-29: a potent antibacterial and antifungal peptide from sheep leukocytes // FEBS Lett. - 1999. - Vol. 463. - № 1-2. - P. 58-62.

78. Gallo R.L. et al. Identification of CRAMP, a cathelin-related antimicrobial peptide expressed in the embryonic and adult mouse // J. Biol. Chem. - 1997. - Vol. 272. - № 20. - P. 13088-13093.

79. Kuzmin D.V. et al. Comparative in vitro study on cytotoxicity of recombinant ß-hairpin peptides // Chem Biol Drug Des. - 2018. - Vol. 91. - № 1. - P. 294-303.

80. Niu M. et al. Expression of porcine protegrin-1 in Pichia pastoris and its anticancer activity in vitro // Exp Ther Med. - 2015. - Vol. 9. - № 3. - P. 10751079.

81. Radermacher S.W., Schoop V.M., Schluesener H.J. Bactenecin, a leukocytic antimicrobial peptide, is cytotoxic to neuronal and glial cells // Journal of Neuroscience Research. - 1993. -Vol. 36. - № 6. - P. 657-662.

82. Agerberth B. et al. Amino acid sequence of PR-39. Isolation from pig intestine of a new member of the family of proline-arginine-rich antibacterial peptides // Eur. J. Biochem. -1991. -Vol. 202. - № 3. - P. 849-854.

83. Chan Y.R. et al. Anti-Microbial Activity and Cell Binding are Controled by Sequence Determinants in the Anti-Microbial Peptide PR-39 // Journal of Investigative Dermatology. - 2001. - Vol. 116. - № 2. - P. 230-235.

84. Chan Y.R., Gallo R.L. PR-39, a syndecan-inducing antimicrobial peptide, binds and affects p130(Cas) // J. Biol. Chem. - 1998. - Vol. 273. - № 44. - P. 2897828985.

85. Tanaka K. et al. PI3-kinase p85alpha is a target molecule of proline-rich antimicrobial peptide to suppress proliferation of ras-transformed cells // Jpn. J. Cancer Res. - 2001. - Vol. 92. - № 9. - P. 959-967.

86. Ohtake T. et al. Proline-rich antimicrobial peptide, PR-39 gene transduction altered invasive activity and actin structure in human hepatocellular carcinoma cells // Br. J. Cancer. - 1999. - Vol. 81. - № 3. - P. 393-403.

87. Shi J. et al. PR-39, a proline-rich antibacterial peptide that inhibits phagocyte NADPH oxidase activity by binding to Src homology 3 domains of p47 phox. // Proc Natl Acad Sci U S A. - 1996. - Vol. 93. - № 12. - P. 6014-6018.

88. Jeon H. et al. Copy number variation of PR-39 cathelicidin, and identification of PR-35, a natural variant of PR-39 with reduced mammalian cytotoxicity // Gene. - 2019. - Vol. 692. - P. 88-93.

89. Yang S.-T. et al. Conformation-dependent antibiotic activity of tritrpticin, a cathelicidin-derived antimicrobial peptide // Biochemical and Biophysical Research Communications. - 2002. - Vol. 296. - № 5. - P. 1044-1050.

90. Hu W.-W. et al. A novel application of indolicidin for gene delivery // Int J Pharm. - 2013. - Vol. 456. - № 2. - P. 293-300.

91. Tsai C.-W. et al. The consideration of indolicidin modification to balance its hemocompatibility and delivery efficiency // Int J Pharm. - 2015. - Vol. 494. - № 1. - P. 498-505.

92. Tsai C.-W. et al. Development of an indolicidin-derived peptide by reducing membrane perturbation to decrease cytotoxicity and maintain gene delivery ability // Colloids Surf B Biointerfaces. - 2018. - Vol. 165. - P. 18-27.

93. Reinholz M., Ruzicka T., Schauber J. Cathelicidin LL-37: An Antimicrobial Peptide with a Role in Inflammatory Skin Disease // Ann Dermatol. - 2012. - Vol. 24. - № 2. - P. 126-135.

94. Zanetti M. Cathelicidins, multifunctional peptides of the innate immunity // J. Leukoc. Biol. - 2004. -Vol. 75. - № 1. - P. 39-48.

95. Chen X. et al. Roles and Mechanisms of Human Cathelicidin LL-37 in Cancer // Cell. Physiol. Biochem. - 2018. - Vol. 47. - № 3. - P. 1060-1073.

96. Kuroda K. et al. The Human Cathelicidin Antimicrobial Peptide LL-37 and Mimics are Potential Anticancer Drugs // Front Oncol. - 2015. - Vol. 5.

97. Hayashi M. et al. Suppressive effect of an analog of the antimicrobial peptide of LL-37 on colon cancer cells via exosome-encapsulated miRNAs // International Journal of Molecular Medicine. - 2018. - Vol. 42. - № 6. - P. 3009-3016.

98. S0rensen O.E. et al. Human cathelicidin, hCAP-18, is processed to the antimicrobial peptide LL-37 by extracellular cleavage with proteinase 3 // Blood. -2001. - Vol. 97 - № 12. - P. 3951-3959.

99. Okumura K. Cathelicidins—Therapeutic antimicrobial and antitumor host defense peptides for oral diseases // Japanese Dental Science Review. - 2011. - Vol. 47. - № 1. - P. 67-81.

100. Ebbensgaard A. et al. Comparative Evaluation of the Antimicrobial Activity of Different Antimicrobial Peptides against a Range of Pathogenic Bacteria // PLoS ONE. - 2015. - Vol. 10. - № 12. - P. e0144611.

101. Currie S.M. et al. The Human Cathelicidin LL-37 Has Antiviral Activity against Respiratory Syncytial Virus // PLOS ONE. - 2013. - Vol. 8. - № 8. - P.

e73659.

102. Lopez-Garcia B. et al. Anti-Fungal Activity of Cathelicidins and their Potential Role in Candida albicans Skin Infection // Journal of Investigative Dermatology. - 2005. - Vol. 125. - № 1. - P. 108-115.

103. Peric M. et al. IL-17A Enhances Vitamin D3-Induced Expression of Cathelicidin Antimicrobial Peptide in Human Keratinocytes // J Immunol. - 2008. Vol. 181. - № 12. - P. 8504-8512.

104. Kirkham B.W., Kavanaugh A., Reich K. Interleukin-17A: a unique pathway in immune-mediated diseases: psoriasis, psoriatic arthritis and rheumatoid arthritis // Immunology. - 2014. - Vol. 141. - № 2. - P. 133-142.

105. Hensel J.A. et al. LL-37 as a therapeutic target for late stage prostate cancer // Prostate. - 2011. - Vol. 71. - № 6. - P. 659-670.

106. Coffelt S.B. et al. Ovarian cancers overexpress the antimicrobial protein hCAP-18 and its derivative LL-37 increases ovarian cancer cell proliferation and invasion // Int. J. Cancer. - 2008. - Vol. 122. - № 5. - P. 1030-1039.

107. Ren S.X. et al. FK-16 derived from the anticancer peptide LL-37 induces caspase-independent apoptosis and autophagic cell death in colon cancer cells // PLoS ONE. - 2013. - Vol. 8. - № 5. - P. e63641.

108. Ren S.X. et al. Host immune defense peptide LL-37 activates caspase-independent apoptosis and suppresses colon cancer // Cancer Res. - 2012. - Vol. 72. - № 24. - P. 6512-6523.

109. Kuroda K. et al. miR-663a regulates growth of colon cancer cells, after administration of antimicrobial peptides, by targeting CXCR4-p21 pathway // BMC Cancer. - 2017. - Vol. 17.

110. Piktel E. et al. The Role of Cathelicidin LL-37 in Cancer Development // Archivum immunologiae et therapiae experimentalis. - 2016. -Vol. 64. - № 1. - P.

33-46.

111. Nijnik A. et al. Signaling Pathways Mediating Chemokine Induction in Keratinocytes by Cathelicidin LL-37 and Flagellin // JIN. -2012. - Vol. 4. - № 4. -P. 377-386.

112. Kim B.J. et al. The Effect of Calcipotriol on the Expression of Human ß Defensin-2 and LL-37 in Cultured Human Keratinocytes // Clin Dev Immunol. -2009. - Vol. 2009.

113. Tjabringa G.S. et al. The Antimicrobial Peptide LL-37 Activates Innate Immunity at the Airway Epithelial Surface by Transactivation of the Epidermal Growth Factor Receptor // The Journal of Immunology. - 2003. - Vol. 171. - № 12. P. 6690-6696.

114. Park K. et al. Regulation of cathelicidin antimicrobial peptide expression by an endoplasmic reticulum (ER) stress signaling, vitamin D receptor-independent pathway // J. Biol. Chem. 2011. - Vol. 286. - № 39. - P. 34121-34130.

115. Sarker et al. Phenylbutyrate Counteracts Shigella Mediated Downregulation of Cathelicidin in Rabbit Lung and Intestinal Epithelia: A Potential Therapeutic Strategy // PLOS ONE. - 2011. - Vol. 6. - № 6. - P. 20637.

116. Kida Y., Shimizu T., Kuwano K. Sodium butyrate up-regulates cathelicidin gene expression via activator protein-1 and histone acetylation at the promoter region in a human lung epithelial cell line, EBC-1 // Molecular Immunology. - 2006. Vol. 43. - № 12. - P. 1972-1981.

117. von Haussen J. et al. The host defence peptide LL-37/hCAP-18 is a growth factor for lung cancer cells // Lung Cancer. - 2008. - Vol. 59. - № 1. - P. 12-23.

118. Chakraborty K. et al. Bacterial exotoxins downregulate cathelicidin (hCAP-18/LL-37) and human beta-defensin 1 (HBD-1) expression in the intestinal epithelial cells // Cell. Microbiol. - 2008. - Vol. 10. - № 12. - P. 2520-2537.

119. Agerberth B. et al. The human antimicrobial and chemotactic peptides LL-37 and a-defensins are expressed by specific lymphocyte and monocyte populations // Blood. - 2000. - Vol. 96. - № 9. - P. 3086-3093.

120. Aberg K.M. et al. Psychological stress downregulates epidermal antimicrobial peptide expression and increases severity of cutaneous infections in mice // J Clin Invest. - 2007. - Vol. 117. - № 11. - P. 3339-3349.

121. Williams M.R. et al. Transmigration across activated endothelium induces transcriptional changes, inhibits apoptosis, and decreases antimicrobial protein expression in human monocytes // J. Leukoc. Biol. - 2009. - Vol. 86. - № 6. - P. 1331-1343.

122. Liu P.T. et al. Toll-like receptor triggering of a vitamin D-mediated human antimicrobial response // Science. - 2006. - Vol. 311. - № 5768. - P. 1770-1773.

123. White J.H. Vitamin D as an inducer of cathelicidin antimicrobial peptide expression: past, present and future // J. Steroid Biochem. Mol. Biol. - 2010. - Vol. 121. - № 1-2. - P. 234-238.

124. Kozlowska E., Wysokinski A., Brzezinska-Blaszczyk E. Serum levels of peptide cathelicidin LL-37 in elderly patients with depression // Psychiatry Res. -

2017. - Vol. 255. - P. 156-160.

125. Szczepocka E. et al. Body composition does not affect serum levels of cathelicidin LL-37 in elderly women with unipolar depression // Nord J Psychiatry.

2018. - Vol. 72. - № 1. - P. 45-50.

126. Zhao L., Lu W. Defensins in innate immunity // Curr. Opin. Hematol. - 2014. Vol. 21. - № 1. - P. 37-42.

127. Skerlavaj B. et al. Biological Characterization of Two Novel Cathelicidin-derived Peptides and Identification of Structural Requirements for Their Antimicrobial and Cell Lytic Activities // J. Biol. Chem. - 1996. - Vol. 271. - № 45. - P. 28375-28381.

128. Danielsen M. et al. Quantitative milk proteomics--host responses to lipopolysaccharide-mediated inflammation of bovine mammary gland // Proteomics. - 2010. - Vol. 10. - № 12. - P. 2240-2249.

129. Addis M.F. et al. Relationship between milk cathelicidin abundance and microbiologic culture in clinical mastitis // J. Dairy Sci. - 2017. - Vol. 100. - № 4. P. 2944-2953.

130. Sahoo B.R. et al. Mechanistic and structural basis of bioengineered bovine Cathelicidin-5 with optimized therapeutic activity // Sci Rep. - 2017. - Vol. 7.

131. Asthana N., Yadav S.P., Ghosh J.K. Dissection of antibacterial and toxic activity of melittin: a leucine zipper motif plays a crucial role in determining its hemolytic activity but not antibacterial activity // J. Biol. Chem. 2004. - Vol. 279. -№ 53. - P. 55042-55050.

132. Smolenski G.A. et al. The abundance of milk cathelicidin proteins during bovine mastitis // Vet. Immunol. Immunopathol. - 2011. - Vol. 143. - № 1-2. - P. 125-130.

133. Gajski G., Garaj-Vrhovac V. Melittin: A lytic peptide with anticancer properties // Environmental Toxicology and Pharmacology. - 2013. - Vol. 36. - № 2. - P. 697-705.

134. Makovitzki A., Fink A., Shai Y. Suppression of human solid tumor growth in mice by intratumor and systemic inoculation of histidine-rich and pH-dependent host defense-like lytic peptides // Cancer Res. - 2009. - Vol. 69. - № 8. - P. 34583463.

135. Tanishiki N., Yano Y., Matsuzaki K. Endowment of pH responsivity to anticancer peptides by introducing 2,3-diaminopropionic acid residues // Chembiochem. - 2019. -Vol. 69 . - P. 2109 - 2117.

136. Janko C. et al. Navigation to the Graveyard-Induction of Various Pathways of Necrosis and Their Classification by Flow Cytometry // Necrosis. Humana Press,

Totowa, NJ, 2013. P. 3-15.

137. Lodes M.J. et al. Detection of cancer with serum miRNAs on an oligonucleotide microarray // PLoS ONE. - 2009. - Vol. 4. - № 7. - P. 6229.

138. Bolstad B.M. et al. A comparison of normalization methods for high density oligonucleotide array data based on variance and bias // Bioinformatics. - 2003. -Vol. 19. - № 2. - P. 185-193.

139. Buzdin A.A. et al. Bioinformatics Meets Biomedicine: OncoFinder, a Quantitative Approach for Interrogating Molecular Pathways Using Gene Expression Data // Methods Mol. Biol. - 2017. - Vol. 1613. - P. 53-83.

140. Yao Y., Sun F., Lei M. MiRNA-25 inhibits sepsis-induced cardiomyocyte apoptosis by targeting PTEN // Biosci. Rep. - 2018.

141. Moubarak R.S. et al. Sequential activation of poly(ADP-ribose) polymerase 1, calpains, and Bax is essential in apoptosis-inducing factor-mediated programmed necrosis // Mol. Cell. Biol. - 2007. - Vol. 27. - № 13. - P. 4844-4862.

142. Shin H.-J. et al. Doxorubicin-induced necrosis is mediated by poly-(ADP-ribose) polymerase 1 (PARP1) but is independent of p53 // Sci Rep. -2015. - Vol. 5. - P. 15798.

143. MacLachlan T.K., El-Deiry W.S. Apoptotic threshold is lowered by p53 transactivation of caspase-6 // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. -2002. - Vol. 99. - № 14. - P. 9492-9497.

144. Rikhof B., Corn P.G., El-Deiry W.S. Caspase 10 levels are increased following DNA damage in a p53-dependent manner // Cancer Biol. Ther. - 2003. Vol. 2. - № 6. - P. 707-712.

145. Yang S. et al. Structural analysis and mode of action of BMAP-27, a cathelicidin-derived antimicrobial peptide // Peptides. - 2019. - Vol. 118. - P. 170106.

146. Kong G.-M. et al. Melittin induces human gastric cancer cell apoptosis via activation of mitochondrial pathway // World J Gastroenterol. - 2016. - Vol. 22. -№ 11. - P. 3186-3195.

147. Moon D.-O. et al. Melittin induces Bcl-2 and caspase-3-dependent apoptosis through downregulation of Akt phosphorylation in human leukemic U937 cells // Toxicon. - 2008. - Vol. 51. - № 1. - P. 112-120.

148. Maher S., McClean S. Melittin exhibits necrotic cytotoxicity in gastrointestinal cells which is attenuated by cholesterol // Biochem. Pharmacol. 2008. - Vol. 75 - № 5. - P. 1104-1114.

149. Mahmoodzadeh A. et al. First report on the isolation of melittin from Iranian honey bee venom and evaluation of its toxicity on gastric cancer AGS cells // Journal of the Chinese Medical Association. - 2015. - Vol. 78. - № 10. - P. 574-583.

150. Rodrigues E.G. et al. Effective topical treatment of subcutaneous murine B16F10-Nex2 melanoma by the antimicrobial peptide gomesin // Neoplasia. - 2008. Vol. 10. - № 1. - P. 61-68.

151. Paredes-Gamero E.J. et al. Cell-permeable gomesin peptide promotes cell death by intracellular Ca(2+) overload // Mol. Pharm. - 2012. - Vol. 9. - № 9. - P. 2686-2697.

152. Ikonomopoulou M.P. et al. Gomesin inhibits melanoma growth by manipulating key signaling cascades that control cell death and proliferation // Scientific Reports. - 2018. - Vol. 8. - № 1. - P. 11519.

153. Chen Y. et al. RGD-Tachyplesin inhibits tumor growth // Cancer Res. - 2001. - Vol. 61. - № 6. - P. 2434-2438.

154. Zhang H. et al. Efflux of potassium ion is an important reason of HL-60 cells apoptosis induced by tachyplesin // Acta Pharmacol. Sin. - 2006. - Vol. 27. - № 10. P. 1367-1374.

155. Ouyang G.-L. et al. Effects of tachyplesin on proliferation and differentiation of human hepatocellular carcinoma SMMC-7721 cells // World J. Gastroenterol. 2002. - Vol. 8. - № 6. - P. 1053-1058.

156. Andrä J. et al. Structure and mode of action of the antimicrobial peptide arenicin // Biochem. J. - 2008. - Vol. 410. - № 1. - P. 113-122.

157. Marggraf M.B. et al. Cytotoxic Potential of the Novel Horseshoe Crab Peptide Polyphemusin III // Mar Drugs. - 2018. - Vol. 16.- № 12.

158. Panteleev P.V. et al. Dimerization of the antimicrobial peptide arenicin plays a key role in the cytotoxicity but not in the antibacterial activity // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2017. - Vol. 482. - № 4. - P. 1320-1326.

159. Buri M.V. et al. Comparison of Cytotoxic Activity in Leukemic Lineages Reveals Important Features of ß-Hairpin Antimicrobial Peptides // J. Cell. Biochem. - 2017. - Vol. 118 - P.1764 - 1773.

160. Paredes-Gamero E.J. et al. Characterization of dual effects induced by antimicrobial peptides: regulated cell death or membrane disruption // Biochim. Biophys. Acta. - 2012. - Vol. 1820. - № 7. - P. 1062-1072.

161. Hu C. et al. Design and Modification of Anticancer Peptides // Drug Designing: Open Access. - 2016. - Vol. 5. - № 3. - P. 1-10.