Химические и фармакологические свойства субтилизинов

Субтилизины являются протеолитическими ферментами класса гидролаз, продуцируемыми бактериями Bacillus subtilis. Изучение химических и фармакологических свойств субтилизинов активно ведется последние 20 лет. Интерес вызван наличием у ферментов фибринолитического, тромболитического и антикоагулянтного действия. При этом выделенные субтилизины проявляют разную фибринолитическую активность, а некоторые из них даже более активны, чем урокиназа. Действие субтилизинов не имеет сайт-специфичности и направлено на те белки, которые утратили нативную глобулярную структуру (например, фибриноген, превратившийся в фибрин). Известно, что популяции Японии, Китая и Северо-Восточной Индии характеризуются наименьшим риском сердечно-сосудистых заболеваний и деменции, возможно, это обусловлено высоким содержанием фибринолитических ферментов в продуктах традиционной пищи (наттокиназа из соевых бобов). Несмотря на наличие большого количества экспериментальных исследований, практическое использование субтилизинов в медицине до настоящего времени остается ограниченным. Единственным зарегистрированным препаратом для лечения тромбозов остается созданный в 2009 г. российский препарат на основе иммобилизированных субтилизинов Тромбовазим®.

1. Балабан Н.П., Шарипова М.Р. Практическое применение бациллярных протеаз // Учен. зап. Казан. гос. ун-та. сер. Естеств. н. 2011. 153. (2). 29–40.

2. Балабан Н.П., Шарипова М.Р., Ицкович Е.Л. и др. Секретируемая сериновая протеиназа спорообразующих бактерий Bacillus intermedius 3-19 // Биохимия. 1994. 52. (9). 1093–1099.

3. Верещагин Е.И., Киншт Д.Н, Мадонов П.Г. и др. Клиническая эффективность нового отечественного тромболитического препарата Тромбовазим // Человек и лекарство: сб. мат. XVI Рос. конгр. М., 2009. 629.

4. Верещагин Е.И., Киншт Д.Н., Мадонов П.Г. и др. Фармакокинетика, антитромботический и тромболитический эффект нового отечественного перорального препарата Тромбовазим // Человек и лекарство: сб. мат. XVI Рос. конгр. М., 2009. 629–630.

5. Данилова Ю.В., Черемин А.М., Замалеева А.И. и др. Тромболитическая и фибринолитическая активность бактериальных протеаз // Клеточ. трансплантол. и тканев. инженерия. 2012. 7. (3). 49–51.

6. Ицкович E.Л., Лютова Л.И., Балабан Н.П. и др. Тромболитические и антикоагулянтные свойства тиолзависимой сериновой протеиназы Bacillus intermedius 3-19 // Вопр. мед. химии. 1998. (3). 288–291.

7. Киншт Д.Н., Верещагин Е.И., Мадонов П.Г. и др. Эффективность препарата Тромбовазим в лечении хронической венозной недостаточности // Человек и лекарство: сб. мат. XVI Рос. конгр. М., 2009. 127–128.

8. Лютова Л.В., Андреенко Г.В., Карабасова М.А. и др. Исследование тромболитических свойств тиолзависимой сериновой протеиназы (ТСП) из Thermoactinomyces vulgaris in vivo // Прикл. биохимия и микробиол. 1990. 26. (5). 623–628.

9. Плотников М.Б., Дыгай А.М., Алиев О.И. и др. Антитромботический и тромболитический эффект нового отечественного протеолитического препарата Тромбовазим // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2009. 147. (4). 418–421.

10. Руденская Г.Н., Лютова Л.В., Андреенко Г.В. и др. Исследование фибринолитических и тромболитических свойств тиолзависимой сериновой протеиназы из Thermoactinomyces vulgaris in vitro // Прикл. биохимия и микробиол. 1987. 23. (6). 754–760.

11. Трофимов А.О., Кравец Л.Я. К вопросу о фибринолизе при внутричерепных кровоизлияниях // V съезд нейрохирургов России: матер. съезда. Уфа: Здравоохранение Башкортостана. 2009. 464.

12. Agrebi R., Haddar A., Hmidet N. et al. SF1 fibrinolytic enzyme from a marine bacterium Bacillus subtilis A26: Purification, biochemical and molecular characterization // Process Biochem. 2009. 44. (11). 1252–1259.

13. Bi Q., Han B., Feng Y. et al. Antithrombotic effects of a newly purified fibrinolytic protease from Urechis unicinctus // Thromb. Res. 2013. 132. (2). e135–e144.

14. Choi D.B., Cha W.-S., Park N. et al. Purification and characterization of a novel fibrinolytic enzyme from fruiting bodies of Korean Cordyceps militaris // Bioresour. Technol. 2011. 102. (3). 3279–3285.

15. Fujita M., Nomura K., Hong K. et al. Purification and characterization of a strong fibrinolytic enzyme (nattokinase) in the vegetable cheese Natto, a popular soybean fermented food in Japan // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1993. 197. (3). 1340–1347.

16. Kim D.-W., Sapkota K., Choi J.-H. et al. Direct acting anti-thrombotic serine protease from brown seaweed Costaria costata // Process Biochem. 2013. 48. (2). 340–350.

17. Kim S.B., Lee D.W., Cheigh C.I. et al. Purification and characterization of a fibrinolytic subtilisin-like protease of Bacillus subtilis TP-6 from an Indonesian fermented soybean, Tempeh // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2006. 33. (6). 436–444.

18. Kim W., Choi K., Kim Y. et al. Purification and characterization of a fibrinolytic enzyme produced from Bacillus sp. strain CK 11-4 screened from chungkook-jang // Appl. Environ. Microbiol. 1996. 62. (7). 2482–2488.

19. Ko J.H., Yan J.P., Zhu L. et al. Identification of two novel fibrinolytic enzymes from Bacillus subtilis QK02 // Comp. Biochem. Physiol. C Toxicol. Pharmacol. 2004. 137. (1). 65–74.

20. Kotb E. Activity assessment of microbial fibrinolytic enzymes // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2013. 97. (15). 6647–6665.4

21. Mahajan P.M., Nayak S., Lele S.S. Fibrinolytic enzyme from newly isolated marine bacterium Bacillus subtilis ICTF-1: Media optimization, purification and characterization // J. Biosci. Bioeng. 2012. 113. (3). 307–314.

22. Majumdar S., Sarmah B., Gogoi D. et al. Characterization, mechanism of anticoagulant action, and assessment of therapeutic potential of a fibrinolytic serine protease (Brevithrombolase) purified from Brevibacillus brevis strain FF02B // Biochimie. 2014. 103. 50–60.

23. Mander P., Cho S.S., Simkhada J.R. et al. A low molecular weight chymotrypsin-like novel fibrinolytic enzyme from Streptomyces sp. CS624 // Proc. Biochem. 2011. 46. (7). 1449–1455.

24. Martinez D.E., Borniego M.L., Battchikova N. et al. SASP, a Senescence-Associated Subtilisin Protease, is involved in reproductive development and determination of silique number in Arabi­dopsis // J. Exp. Bot. 2015. 66. (1). 161–174.

25. Montriwong A., Rodtong S., Yongsawatdigul J. Detergent-Stable Salt-Activated Proteinases from Virgibacillus halodenitrificans SK1-3-7 Isolated from Fish Sauce Fermentation // Appl. Biochem. Biotechnol. 2015. 176. (2). 505–517.

26. Mukherjee A.K., Rai S.K., Thakur R. et al. Bafibrinase: A non-toxic, non-hemorrhagic, direct-acting fibrinolytic serine protease from Bacillus sp. strain AS-S20-I exhibits in vivo anticoagulant activity and thrombolytic potency // Biochimie. 2012. 94. (6). 1300–1308.

27. Peng Y., Huang Q., Zhang R. et al. Purification and characterization of a fibrinolytic enzyme produced by Bacillus amyloliquefaciens DC-4 screened from douchi, a traditional Chinese soybean food // Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 2003. 134. (1). 45–52.

28. Peng Y., Yang X., Zhang Y. Microbial fibrinolytic enzymes: an overview of source, production, properties, and thrombolytic activity in vivo // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2005. 69. (2). 126–132.

29. Peng Y., Yang X.-J., Xiao L. et al. Cloning and expression of a fibrinolytic enzyme (subtilisin DFE) gene from Bacillus amyloliquefaciens DC-4 in Bacillus subtilis // Res. Microbiol. 2004. 155. (3). 167–173.

30. Popovič T., Puizdar V., Brzin J. A novel subtilase from common bean leaves // FEBS Lett. 2002. 530. (1-3). 163–168.

31. Simkhada J.R., Cho S.S., Mander P. et al. Purification, biochemical properties and antithrombotic effect of a novel Streptomyces enzyme on carrageenan-induced mice tail thrombosis model // Thromb. Res. 2012. 129. (2). 176–182.

32. Singh T.A., Devi K.R., Ahmed G. et al. Micro­bial and endogenous origin of fibrinolytic activity in traditional fermented foods of Northeast India // Food Res. Int. 2014. 55. 356–362.

33. Siritapetawee J., Thumanu K., Sojikul P. et al. A novel serine protease with human fibrino(geno)lytic activities from Artocarpus heterophyllus latex // Biochim. Biophys. Acta. 2012. 1824. (7). 907–912.

34. Spreer A., Rüchel R., Reichard U. Charac­terization of an extracellular subtilisin protease of Rhizopus microsporus and evidence for its expres­sion during invasive rhinoorbital mycosis // Med. Mycol. 2006. 44. (8). 723–731.

35. Sumi H., Hamada H., Tsushima H. et al. A novel fibrinolytic enzyme (nattokinase) in the vegetable cheese Natto; a typical and popular soybean food in the Japanese diet // Experientia. 1987. 43. (10). 1110–1111.

36. Suzuki Y., Kondo K., Matsumoto Y. et al. Dietary supplementation of fermented soybean, natto, suppresses intimal thickening and modulates the lysis of mural thrombi after endothelial injury in rat femoral artery // Life Sci. 2003. 73. (10). 1289–1298.

37. Wang C., Ji B., Cao Y. et al. Evaluating thrombolytic efficacy and thrombus targetability of RGDS-liposomes encapsulating subtilisin FS33 in vivo) // Xue Gong Cheng Xue Za Zhi. 2010. 27. (2). 332–336. [In Chinese].

38. Wang C.T., Ji B.P., Li B. et al. Purification and characterization of a fibrinolytic enzyme of Bacillus subtilis DC33, isolated from Chinese traditional Douchi // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2006. 33. (9). 750–758.

39. Wang S., Deng Z., Li Q. et al. A novel alkaline serine protease with fibrinolytic activity from the polychaete, Neanthes japonica // Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 2011. 159. (1). 18–25.

40. Wang S.-L., Wu Y.-Y., Liang T.-W. Purification and biochemical characterization of a nattokinase by conversion of shrimp shell with Bacillus subtilis TKU007 // New Biotechnol. 2011. 28. (2). 196–202.

41. Yan F., Yan J., Sun W. et al. Thrombolytic effect of subtilisin QK on carrageenan induced thrombosis model in mice // J. Thromb. Thrombolysis. 2009. 28. (4). 444–448.

42. Yuan J., Yang J., Zhuang Z. et al. Thrombolytic effects of Douchi fibrinolytic enzyme from Bacillus subtilis LD-8547 in vitro and in vivo // BMC Bio­technol. 2012. 12. 36–45.