Prospects for the use of a new delayed-release food biopeptide in the composition of food with antimicrobial and antitumor properties
Authors: Тихонов С.Л. , Смирнова А.В. , Мерзлякова Н.В. , Тихонова Н.В. , Тихонова М.С. 
Published: December 2023

На первом этапе проведенного комплексного исследования путем гидролитического расщепления белка молозива коров пепсином выделен биоактивный пептид, условно названный RR3, с молекулярной массой 18,0 кДа и присутствием в структуре 11 аминокислот, расположенных в последовательности MANRKLRARSR. Методом молекулярного моделирования выявлено, что у пептида RR3 вторичная структура представлена α-спиралью, изоэлектрическая точка находится на уровне 12,96, заряд +5, гидрофильность (гидрофобность) +18,3 ккал•моль–1. На втором этапе диско-диффузионным методом на грамположительных и грамотрицательных бактериях и диплоидном грибке установлено, что RR3 обладает бактерицидным действием в отношении E. coli ATCC 25922 и B. Subtilis и противогрибковой активностью в отношении C. Albicans, однако указанная активность ниже активности антибиотических и противогрибковых препаратов. Кроме того, на третьем этапе проведены исследования по влиянию RR3 на жизнеспособность опухолевых клеток линии глиобластомы крысы C6 (ATCC CCL-107™), подтверждена гипотеза о противораковой активности пептида in vitro и предположен механизм противоопухолевой активности пептида. Установлено снижение популяции опухолевых клеток C6 на 50 % при концентрации пептидов в 296,3 мкг/мл после 48 ч. После чего на завершительном этапе исследована биодоступность разработанного пептида, проверена стабильность свободного RR3 и микрокапсулированного в мальтодекстрин (10 %-ный водный раствор) на установке с псевдокипящим слоем RR3 в in vitro-модели пищеварения в желудочно-кишечном тракте на 3 уровнях (модель ротовой полости / желудка / кишечника). Установлено, что микрокапсулированный RR3 достигает кишечника, где происходит его гидролитическое расщепление.

At the first stage of the complex study, by hydrolytic cleavage of cow colostrum protein with pepsin, a bioactive peptide, conventionally called RR3, with a molecular weight of 18.0 kDa and the presence of 11 amino acids in the structure, located in the sequence MANRKLRARSR, was isolated. The molecular modeling method revealed that the secondary structure of the peptide RR3 is represented by an α-helix, the isoelectric point is at the level of 12.96, the charge is +5, the hydrophilicity (hydrophobicity) is +18.3 Kcal•mol–1. At the second stage, by the disco-diffusion method on gram-positive and gram-negative bacteria and diploid fungus, it found that RR3 has a bactericidal effect against E. coli ATCC 25922 and B. Subtilis and antifungal activity against C. Albicans, however, this activity is lower than the activity of antibiotic and antifungal drugs. In addition, at the third stage, studies were conducted on the effect of RR3 on the viability of rat glioblastoma C6 (ATCC CCL-107™) tumor cells, the hypothesis of the anti-cancer activity of the peptide in vitro was confirmed and the mechanism of the antitumor activity of the peptide was suggested. A 50 % decrease in the population of C6 tumor cells found at a peptide concentration of 296.3 micrograms/ml after 48 hours. After that, at the final stage, the bioavailability of the developed peptide was investigated, the stability of free RR3 and microcapsulated in maltodextrin (10% aqueous solution) was tested on an installation with a pseudo-boiling layer of RR3 in an in vitro model of digestion in the gastrointestinal tract at 3 levels (oral cavity / stomach / intestine model). It found that microcapsulated RR3 reaches the intestine, where its hydrolytic cleavage occurs.