Результаты сравнительного аминокислотного анализа видов рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа

Фармацевтические науки УДК 582.736:615.322:585:711

DOI: 10.21626/vestnik/2020-1/10

РЕЗУЛЬТАТЫ СРАВНИТЕЛЬНОГО АМИНОКИСЛОТНОГО АНАЛИЗА ВИДОВ РОДА КОПЕЕЧНИК, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ НА ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

12 13

© Имачуева Д.Р. ' , Серебряная Ф.К. '

1 Пятигорский медико-фармацевтический институт - филиал Волгоградского государственного медицинского университета

Россия, 357532, Ставропольский край, г. Пятигорск, пр. Калинина, д. 11 2 Дагестанский государственный медицинский университет

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 2

В статье представлены результаты комплексного изучения компонентного и количественного аминокислотного состава травы трех видов рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа.

Цель работы: провести сравнительный аминокислотный анализ в трех образцах вида рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа.

Материалы и методы. Качественный анализ аминокислотного состава проводили по реакции с нингидри-ном, количественное определение свободных форм аминокислот определяли фотометрическим детектированием при длине волны 570 нм на аминокислотном анализаторе ААА-400. Определение содержания суммы свободных и связанных аминокислот проводили после окрашивания производных с нингидрином и фиксацией их содержания при длине волны 440 и 570 нм. Анализ аминокислотного состава указанных видов Hedysarum caucasicum M.Bieb., Hedysarum grandiflorum Pall., Hedysarum daghestanicum Rupr. ex Boiss., приводится впервые.

Результаты. Сравнительный аминокислотный состав трех изученных образцов видов рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа, показал, что в значительных количествах в надземных органах изученных видов обнаружены такие аминокислоты, как аспарагиновая и глутаминовая кислоты, а также пролин, лейцин и фенилаланин.

Заключение. В заключение необходимо отметить, что основная часть обнаруженных аминокислот относится к группе незаменимых аминокислот, и кроме того, наличие пролина и фенилаланина доказывает присутствие ксантонов. Полученные результаты исследования могут быть в дальнейшем использованы при составлении комплексной метаболомной оценки лекарственного растительного сырья видов рода Hedysarum L.

Ключевые слова: аминокислоты; пролин; фенилаланин; копеечник дагестанский; копеечник кавказский; копеечник крупноцветковый.

Имачуева Джавгарат Руслановна - аспирант кафедры фармакогнозии ботаники и технологии фитопрепаратов, ПМФИ -филиал ВолгГМУ, г. Пятигорск; лаборант кафедры фармации, ДГМУ, г. Махачкала. ORCID iD: 0000-0002-8953-3158. E-mail: djakagO 1 @gmail.com

Серебряная Фатима Казбековна - канд. фарм. наук, доцент кафедры фармакогнозии ботаники и технологии фитопрепаратов, ПМФИ - филиал ВолгГМУ, г. Пятигорск; научный сотрудник, БИН РАН, г. Санкт-Петербург. ORCID iD: 0000-0001-94099344. E-mail: f.k.serebryanaya@pmedpharm.ru

Аминокислоты являются важнейшими структурными единицами, из которых построены белки, участвующие во всех жизненных процессах. Некоторые аминокислоты не синтезируются в организме человека и должны поступать из природных источников. Полноценный синтез белков невозможен при нехватке незаменимых аминокислот, вследствие чего нарушается работа целого ряда систем и возникают различные заболевания. Изучение аминокислотного состава при проведении комплексного фармакогностического анализа является одним из обязательных направлений исследований, так как аминокислоты участвуют в биогенезе многих биологически активных соединений, в том числе ксантонов [8, 10, 12, 13, 15-18]. Известно, что основными компонентами биосинтеза ксантонов являются ацетил-КоА, мева-

лоновая и шикимовая кислоты, из которых синтезируется в дальнейшем фенилаланин. Изучение аминокислотного состава представляет интерес в связи с тем, что аминокислоты играют значительную роль в метаболизме ксантонов, в том числе и компоненты, которые являются предшественниками многих соединений фла-воноидной природы [2, 4, 11, 18]. Изучена взаимосвязь структуры и антимикробной активности соединений группы ксантонов с такими аминокислотами, как фенилаланин, тирозин, триптофан, цистеин и пролин, при этом характерна фунгицидная активность соединений, которая коррелирует с наличием таких аминокислот, как глицин, аланин, валин, лейцин, изо-лейцин [8]. Кроме того, известно, что аминокислоты при взаимодействии с гетероциклическими соединениями усиливают как антибактери-

альную, так и фунгицидную активность. Основная группа изученных аминокислот при взаимодействии с ксантонами проявляет выраженную цитотоксическую активность [11].

Представители рода Hedysarum L. имеют в своем составе комплекс биологически активных веществ, обладающих выраженной фармакологической активностью. Основным биологически активным компонентом данного рода является ксантоновый гликозид мангиферин, благодаря которому лекарственное растение обладает противовирусными и антибактериальными свойствами. На основе данных свойств российскими учеными был создан противовирусный препарат «Алпизарин» из травы копеечника желтеющего и альпийского. Род Hedysarum L. относится к семейству Fabaceae и насчитывает более 285 видов [3, 7].

Нами изучаются три вида рода копеечник, такие как Hedysarum caucasicum M.Bieb., Hedysarum grandiflorum Pall., Hedysarum daghestanicum Rupr. ex Boiss., в качестве дополнительных сырьевых источников мангиферина.

Цель исследования - проведение сравнительного анализа аминокислотного состава в трех образцах вида рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа как в естественных условиях, так и в условиях интродукции на территории ботанического сада ПМФИ и Горного ботанического сада ДНЦ РАН.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования служили надземные части следующих видов рода копеечник:

1. Hedysarum caucasicum M.Bieb, Кабардино-Балкария, Джилысу, открытые альпийские луга, фаза цветения, 27-28.07.17 - «Образец 1»;

2. Hedysarum grandiflorum Pall., Волгоградская область, с. Кондраши, фаза цветения, 15.05.19 - «Образец 2»;

3. Hedysarum daghestanicum Rupr. ex Boiss., республика Дагестан, Буйнакский район, с. Чир-кей, фаза цветения, 10.05.19 - «Образец 3».

Аминокислотный анализ трех видов рода Hedysarum L.: копеечника кавказского (Hedysarum caucasicum M.Bieb), копеечника крупноцветкового (Hedysarum grandiflorum Pall.), копеечника дагестанского (Hedysarum

daghestanicum Rupr. ex Boiss.) проведен, на базе ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» по межгосударственному стандарту ГОСТ 32195-2013 (ISO 13903:2005). Для определения свободных форм аминокислот высушенное и измельченное сырье экстрагировали разбавленной кислотой хлористоводородной. Экстрагированные вместе с аминокислота-

ми азотистые соединения осаждали кислотой сульфосалициловой и отфильтровывали. Фильтрат доводили до значения 2,20 ед. рН. Аминокислоты разделяли ионообменной хроматографией, проводили реакцию с нингидрином и определяли их содержание фотометрическим детектированием при длине волны 570 нм на аминокислотном анализаторе ААА-400 [1].

Для определения содержания суммы свободных и связанных аминокислот осуществляли окислением пробы сырья смесью надмуравь-иной кислоты с фенолом, избыточный окислитель разлагался дисульфидом натрия. Далее пробы подвергали гидролизу смесью хлористоводородной кислоты для выделения связанных аминокислот. Гидролизат исследовали на аминокислотном анализаторе ААА-400. Метод основан на ионообменной хроматографии, когда получают окрашенные производные аминокислот с нингидрином и фиксируют их содержание при длине волны 440 и 570 нм [1].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При проведении сравнительного исследования аминокислотного состава трех видов копеечника, в том числе копеечника кавказского (Hedysarum caucasicum M.Bieb), копеечника крупноцветкового (Hedysarum grandiflorum Pall.), копеечника дагестанского (Hedysarum

daghestanicum Rupr. ex. Boiss.), выявлено, что общее суммарное содержание аминокислот соответственно составило 11,26%, 13,07%, 11,58%. Ам-минограммы трех видов рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа, приведены на рисунке 1.

Сравнительный аминокислотный состав трех изученных образцов видов рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа, показал, что в значительных количествах в надземных органах изученных видов обнаружены такие аминокислоты, как аспарагиновая (1,84-2,68%) и глутаминовая кислоты (1,29-1,33%), а также пролин (0,83-1,39%), лейцин (0,86-0,90%) и фенилаланин (0,58-0,63%). Результаты сравнительного анализа аминокислотного состава представлены в таблице 1.

Таким образом, проведенный анализ показал, что исследуемые виды копеечника имеют сходный качественный и количественный состав аминокислот. Необходимо отметить, что из 16 обнаруженных аминокислот значительная часть относится к группе незаменимых (содержание которых составляет 4,00-4,19%).

A.

Рисунок 1. Амминограммы трех видов рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа: A - Hedysarum caucasicum M.Bieb.; B - Hedysarum grandiflorum Pall.; C - Hedysarum daghestanicum Rupr. ex Boiss.

Fig. 1. Aminograms of three species of Hedysarum L. growing in the North Caucasus: A - Hedysarum caucasicum M.Bieb.; B - Hedysarum grandiflorum Pall.; C - Hedysarum daghestanicum Rupr. ex Boiss.

Таблица 1

Table 1

Сравнительный анализ аминокислотного состава в трех образцах вида рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа, % Comparative analysis of amino acids of species of Hedysarum L. growing in the North Caucasus, %

Аминокислоты Amino acids Наименование вида Species of Hedysarum L.

Название Name Строение Structure Образец 1 Sample1 Образец 2 Sample 2 Образец 3 Sample 3

Моноаминодикарбоновые кислоты Monoaminodicarboxylic acids

Аспарагиновая кислота Aspartic acid а-аминоянтарная а-aminosuccinic acid 1.86 2.68 1.84

Глутаминовая кислота Glutamic acid а-аминоглютаровая а-aminoglutaric acid 1.33 1.31 1.29

Моноаминомонокарбоновые кислоты Monoaminomonocarboxylic acids

Лейцин* Leucine* a-aMMH0M30Kanp0H0Baa a-aminoisocaproic acid 0.90 0.89 0.86

Валин* Valine* a-aMMHOM3OBa.epuaHOBaa a-aminoisovaleric acid 0.68 0.74 0.71

Аланин Alanine a-aMMHonponMOHOBaa a-aminopropanoic acid 0.67 0.65 0.63

Серин Serine a-aMMH0-p-0KCMnp0nM0H0Baa a-amino-^-oxypropanoic acid 0.62 0.66 0.60

Фенилаланин* Phenylalanine* a-aMMH0-p-^eHMnnp0nM0H0Baa a-amino-^-phenylpropanoic acid 0.62 0.63 0.58

Глицин Glycine a-aMMHoyKcycHaa a-aminoacetic acid 0.55 0.58 0.57

Треонин* Threonine* a-aMMHO-p-OKCMMacnaHaa a-amino-^-hydroxybutanoic acid 0.54 0.51 0.50

Тирозин Tyrosine a-aMMHO-p-OKCM^eHMnnponMOHOBaa a-amino-^-hydroxyphenylpropanoic acid 0.52 0.63 0.54

Изолейцин* Isoleucine* a-aMMH0-p^TMn-p-MeTM.nnp0nM0H0Baa a-amino-^-ethyl-^-methylpentanoic acid 0.48 0.58 0.54

Метионин* Methionine* a-aMMHO-y-MeTM.TMO.-H-Mac.aHaa a-amino-y-methylthio-N-butanoic acid 0.04 0.11 0.10

Диаминомонокарбоновые кислоты Diaminomonocarboxylic acids

Лизин* Lysine* а,е-аминокапроновая a,£-aminocaproic acid 0.74 0.73 0.72

Аргинин Arginine а-амино-ст-гуанидин-н-валериановая а-amino-CT-guanidine-N-valeric acid 0.55 0.56 0.56

Гетероциклические соединения Heterocyclic compounds

Пролин Proline пирролидин-а-карбоновая pyrrolidine-a-carboxylic acid 0.83 1.39 1.19

Гистидин Histidine а-амино-^-имидазолил-пропионовая а-amino-P-imidazolyl-propanoic acid 0.33 0.42 0.35

Сумма аминокислот The sum of amino acids 11,26 13.07 11.58

в т.ч. незаменимые including essential ones 4,00 4.19 4.01

Примечание: * - незаменимые аминокислоты.

Note: * - essential amino acids.

Аминокислотный состав данных видов изучен впервые. Из представителей рода Hedysarum L., произрастающих в Российской Федерации, аминокислотный состав изучен только для видов Hedysarum alpinum L. и Hedysarum fruticosum Pall. Полученные результаты исследования трех видов копеечника согласуются с литературными данными для вышеуказанных видов рода Hedysarum L. [4, 5]. Отличительной особенностью изучаемых видов копеечника в сравнении с другими растениями семейства Fabaceae, а именно с видами рода Astragalus L., является высокое содержание пролина и фенилаланина, а также суммы аминокислот [6].

Наличие пролина и фенилаланина доказывает присутствие ксантонов, так как данные элементы принимают участие в синтезе ксанто-новых соединений. Полученные результаты исследования могут быть дополнены и в дальнейшем использованы при составлении комплексной метаболомной оценки лекарственного растительного сырья видов рода Hedysarum L.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

ИСТОЧНИКИ ФИНАНСИРОВАНИЯ Авторы заявляют об отсутствии финансирования.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES

1. ГОСТ 32195-2013 (ISO 13903:2005). Корма, комбикорма. Метод определения содержания аминокислот. Введ. 01 июля 2013.Москва: Стандартинформ, 2014; 19 с. [GOST 32195-2013 (ISO 13903:2005). Feed, combifeed. Method for determining amino acid content. Jul 01 2015. Moscow: Standard Form, 2014; 19 p. (in Russ.)].

2. Денисова-Дятлова О.А., Глызин В.И. Природные ксантоны. Успехи химии. 1982;51(10):1753-1774 [Denisova-Dyatlova O.A., Glyzin V.I. Natural xan-thones. Russ Chem Rev. 1982;51(10):1007-1019] DOI: 10.1070/RC1982v051n10ABEH002937

3. Имачуева Д.Р., Серебряная Ф.К. Современное состояние изученности растений рода копеечник (Hedysarum L.) флоры Кавказа. Фармация и фармакология. 2016;4(6):4-32 [Imachuyeva D.R., Serebryanaya F.K. The current state of study of plants of Hedysarum L. florae of the Caucasus. Pharmacy & Pharmacology. 2016;4(6):4-32 (in Russ.)] DOI: 10.19163/2307-9266-2016-4-6-4-32

4. Кисилёва А.Н., Крикова А.В., Коган Е.Г. Изучение аминокислотного состава травы копеечника кустарникового (Hedysarum fruticosum Pall.). Наука молодых. 2016; 4:72-78 [Kisilyova A.N., Krikova A.V., Kogan E.G.The study of amino acid composition of grass-shrub Hedysarum (Hedysarum fruticosum

Pall.). Eruditio Juvenium. 2016;4:72-78 (in Russ.)] DOI: 10.23888/HMJ2016472-76

5. Портнягина Н.В., Фомина М.Г., Эчишвили Э.Э. Аминокислотный состав белков Hedysarum alpinum L. в условиях культуры среднетаежной подзоны Республики Коми. Бюл. Бот. сада Са-рат. гос. ун-та. 2019;17(4):199-211 [Portnyagina N.V., Fomina M.G., Echishvili E.E. Amino acid composition of proteins Hedysarum alpinum L. under conditions of culture of the mid-taiga subzone of the Republic of Komi. Bulletin of Botanic Garden of Saratov State University. 2019;17(4):199-211 (in Russ.)] DOI: 10.18500/1682-1637-2019-4-199-211

6. Туртуева Т.А., Николаева Г.Г., Гуляев С.М., Жал-санов Ю.В. Аминокислотный состав корней Astragalus membranaceus (Fish.) Bunge. Вестник Бурятского государственного университета. Медицина и фармация. 2013;12:75-77 [Turtueva T.A., Nikolaeva G.G., Gulyaev S.M., Zhalsanov Y.V. Amino acid composition radix Astragalus membranaceus (Fish.) Bunge. BSU bulletin. Medicine and pharmacy. 2013;12:75-77 (in Russ.)].

7. Федорова Ю.С., Кульпин П.В., Суслов Н.И., Ме-лентьева Ю.В., Косенко К.К. Изучение кардиопро-текторных свойств биологически активных веществ Hedysarum alpinum L. Вестник науки и образования. 2018;16-1(52):85-91 [Fedorova Yu.S., Kulpin P.V., Suslov N.I., Melentyeva Yu.V., Kosenko K.K. Study of the cardioprotective properties of biological active substances Hedysarum alpinum L.Vestnik nauki i obrazovaniya. 2018;16-1(52):85-91 (in Russ.)].

8. Cai W., Wang X., Zhu Q., Wang Z., Xu J. Light as a substitute for glutaminic acid oxidase and fluorimet-ric determination of glutaminic acid. Fenxi Huaxue. 2000;10:28 р.

9. Chen X., Leng J., Rakesh K.P., Darshini N., Shubha-vathi T., Vivek H.K., Mallesha N., Qin, H.-L. Synthesis and molecular docking studies of xanthone attached amino acids as potential antimicrobial and anti-inflammatory agents. Medchemcomm. 2017;8(8):1706-1719. DOI: 10.1039/c7md00209b

10. Goshain O., Ahmed B. Antihypertensive activity, toxicity and molecular docking study of newly synthesized xanthon derivatives (xanthon oxypropano-lamine). PLoS One. 2019;14(8):e0220920. DOI: 10.1371/journal.pone.0220920

11. Greco C., de Mattos-Shipley K., Bailey A.M., Mulholland N.P., Vincent J.L., Willis C.L., Cox R.J., Simpson T.J. Structure revision of cryptosporioptides and determination of the genetic basis for dimeric xanthone biosynthesis in fungi. Chem sci. 2019;10:2930-2939. DOI: 10.1039/c8sc05126g

12. Mishin M.A., Guseva E.G., Dumpis M.A., Sha-banov P.D., Piotrovskii L.B. Diesters of glutaminic acid: Synthesis and primary pharmacological investigations. Pharmaceutical Chemistry Journal. 1991;25(4):246-248. DOI: 10.1007/BF00772105

13. Otter D.E. Standardised methods for amino acid analysis of food. Br J Nutr. 2012;108(S2):S230-237. DOI: 10.1017/s0007114512002486

14. Rakesh K.P., Darshini N., Manukumar H.M., Vivek H.K., Eissa M. Y.H., Prasanna D.S., Mallesha N. Xanthone Conjugated Amino Acids as Potential An-

ticancer and DNA Binding Agents: Molecular Docking, Cytotoxicity and SAR Studies. Anticancer Agents Med Chem. 2018;18:2169-2177.

DOI: 10.2174/1871520618666180903105256 15. Rossi O., Maggiore L., Necchi F., Koeberling O., MacLennan C.A., Saul A., Gerke C. Comparison of Colorimetric Assays with Quantitative Amino Acid Analysis for Protein Quantification of Generalized Modules for Membrane Antigens (GMMA). Mol Bio-technol. 2014;57(1):84-93. DOI: 10.1007/s12033-014-9804-7

16. Rutherfurd S.M., Dunn B.M. Quantitative Amino Acid Analysis. Current Protocols in Protein Science. 2011;63(1):3.2.1-3.2.6.

DOI: 10.1002/0471140864.ps0302s63

17. Vurgun N., Nitz M. Validation of phenylalanine isostere. Chembiochem. 2020;21(8):1136-1139. DOI: 10.1002/cbic.201900635.

18. Wei X., Liang D., Wang Q., Meng X., Li Z. Total Synthesis of Mangiferin, Homomangiferin, and Neoman-giferin. Org Biomol Chem., 2016;14(37):8821-8831. DOI: 10.1039/C60B016

Поступила в редакцию 09.12.2019 Подписана в печать 23.03.2020

Для цитирования: Имачуева Д.Р., Серебряная Ф.К. Результаты сравнительного аминокислотного анализа видов рода копеечник, произрастающих на территории Северного Кавказа. Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2020;(1):82-88. БОТ: 10.21626^Шк/2020-1/10.

THE RESULTS OF THE COMPARATIVE AMINO ACID ANALYSIS OF SPECIES OF HEDYSARUM GROWING IN THE NORTH CAUCASUS

© Imachueva D.R.1,2, Serebryanaya F.K.1,3

1 Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute - branch of Volgograd State Medical University

11, Kalinin Av., Pyatigorsk, Stavropol Krai, 357532, Russian Federation 2 Dagestan State Medical University

2, Professor Popov St., St. Petersburg, 197376, Russian Federation

The results of the complex study of the qualitative and quantitative composition of the aminoacids of the grass of three species of the genus Hedysarum growing in the territory of the North Caucasus are presented in the article.

The objective of the work is to prepare the comparative aminoacid analysis in three samples of a species of Hedysarum growing in the territory of the North Caucasus.

Materials and methods. Qualitative analysis of the amino acid composition was carried out by reaction with ninhy-drin, and the quantification of free forms of amino acids was determined by photometric detection at a wavelength of 570 nm on an amino acid analyzer AAA-400. The content of free and bound amino acids was determined after staining the derivatives with ninhydrin and fixing their content at a wavelength of 440 and 570 nm. Analysis of the amino acid composition of these species Hedysarum daghestanicum, Hedysarum caucasicum, Hedysarum grandiflorum is given for the first time.

Results. The comparative amino acid composition of the three studied specimens of the Hedysarum genus species growing on the territory of the North Caucasus showed that significant amino acids in the aboveground organs of the studied species were found, such as aspartic and glutamic acids, as well as proline, leucine, and phenylalanine.

Conclusion. In conclusion, it should be noted that the bulk of the detected amino acids belongs to the group of essential amino acids, and in addition, the presence of proline and phenylalanine proves the presence of xanthones. The results of the study can be further used in the preparation of a comprehensive metabolic assessment of medicinal plant materials of species of the genus Hedysarum L.

Keywords: amino acids; Phenylalanine; Proline; Hedysarum daghestanicum; Hedysarum caucasicum; Hedysarum grandiflorum; Fabaceae.

Imachueva Djavgarat R. - Post-Graduate Student of Department of Pharmacognosy, Botany and Phytopreparation Technology, PMPI - branch of VolgSMU, Pyatigorsk, Russian Federation; Laboratory Assistant of Pharmacy Department, DSMU, Makhachkala, Russian Federation. ORCID iD: 0000-0002-8953-3158. E-mail: djakag01@gmail.com

Serebryanaya Fatima K. - PhD in Pharmacy, Associate Professor of Department of Pharmacognosy, Botany and Phytopreparation Technology, PMPI - branch of VolgSMU, Pyatigorsk, Russian Federation; Researcher, BIN RAS, St. Petersburg, Russian Federation. ORCID iD: 0000-0001-9409-9344. E-mail: f.k.serebryanaya@pmedpharm.ru_

CONFLICT OF INTEREST

The authors declare the absence of obvious and potential conflicts of interest related to the publication of this article.

SOURCE OF FINANCING The authors state that there is no funding for the study.

Received 09.12.2019 Accepted 23.03.2020

For citation: Imachueva D.R., Serebryanaya F.K. The results of the comparative amino acid analysis of species of hedysarum growing in the North Caucasus. Kursk Scientific and Practical Bulletin "Man and His Health". 2020;(1):82-88. DOI: 10.21626/vestnik/2020-1/10.