Marine invertebrate lectins: isolation, properties and biological activity

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Interest in marine organisms is due to the high content of biologically active substances in them, which are objects of fundamental and applied biomedical research and are effective in the development of therapeutic and prophylactic agents against a wide range of diseases. The laboratory of chemistry of non-infectious immunity of PIBOC FEB RAS conducts research on the screening, isolation, structure determination, study of physicochemical properties and biological activity of lectins from marine invertebrates. Lectins of different carbohydrate specificity have been isolated from bivalve mollusks, the physiological role of which is to participate in the innate immunity of mollusks. These proteins have different biological activity, including antibacterial and antiproliferative.

About the authors

I. V. Chikalovets

G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS

Author for correspondence.
Email: ivchik6@mail.ru
Vladivostok, Russia

T. O. Mizgina

G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS

Email: tanya.tasha@mail.ru
Vladivostok, Russia

A. P. Filshtein

G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS

Email: alishichka@mail.ru
Vladivostok, Russia

A. S. Kuzmich

G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS

Email: assavina@mail.ru
Vladivostok, Russia

O. V. Chernikov

G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS

Email: chernikov@piboc.dvo.ru
Vladivostok, Russia

References

  1. Freitas A.C., Rodrigues D., Rocha-Santos T.A.P., Gomes A.M.P., Duarte A.C.Marine biotechnology advances towards applications in new functional foods.Biotechnol. Adv.2012;30(6):1506–1515.
  2. Ogawa T., Watanabe M., Naganuma T., Muramoto K. Diversified carbohydrate-binding lectins from marine resources.J. Amino Acids.2011;2011:838914.
  3. Bonnardel F., Mariethoz J., Salentin S., Robin X., Schroeder M., Perez S., et al. UniLectin3D, a database of carbohydrate binding proteins with curated information on 3D structures and interacting ligands.Nucleic. Acids Res. 2019;47(D1):D1236–D1244.
  4. Lutaenko K.A., Volvenko I.E. Malyi atlas dvustvorchatykh mollyuskov zaliva Petra Velikogo (Yaponskoe more) = [Small atlas of bivalve mollusks of the Peter the Great Gulf (Sea of Japan)]. 2nd ed. Vladivostok: Dal’nevostochnyi Federal’nyi Universitet; 2022. 138 s. (In Russ.).
  5. Ahmmed M.K.,Bhowmik S., Giteru S.G., Zilani M.N.H., Adadi P., Islam S.S., et al. An Update of lectins from marine organisms: characterization, extraction methodology, and potential biofunctional applications.Mar. Drugs. 2022;20(7). 430.
  6. Cheung R.C., Wong J.H., Pan W., Chan Y.S., Yin C., Dan X., et al. Marine lectins and their medicinal applications.Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015;99(9):3755–3773.
  7. Chettri D., Boro M., Sarkar L., Verma A.K. Lectins: Biological significance to biotechnological application.Carbohydr. Res. 2021;506. 108367.
  8. Nascimento Kel.S., Cunha A.I., Nascimento Kyr.S., Cavada B.S., Azevedo A.M., Aires-Barros M.R. An overview of lectins purification strategies.J. Mol. Recognit. 2012;25(11):527–541.
  9. Belogortseva N.I., Molchanova V.I., Kurika A.V., Skobun A.S., Glazkova V.E. Isolation and characterization of new GalNAc/Gal-specific lectin from the sea musselCrenomytilus grayanus.Comp. Biochem. Physiol. C. Pharmacol. Toxicol. Endocrinol. 1998;119(1):45–50.
  10. Chikalovets I.V., Kondrashina A.S., Chernikov O.V., Molchanova V.I., Luk’yanov P.A. Isolation and general characteristics of lectin from the musselMytilus trossulus.Chem. Nat. Compd. 2013;48(6):1058–1061.
  11. Chikalovets I., Filshtein A., Molchanova V., Mizgina T., Lukyanov P., Nedashkovskaya O., et al. Activity dependence of a novel lectin family on structure and carbohydrate-binding properties.Molecules. 2019;25(1). 150.
  12. Mizgina T.O., Chikalovets I.V., Bulanova T.A., Molchanova V.I., Filshtein A.P., Ziganshin R.H., et al. New L-rhamnose-binding lectin from the bivalveGlycymeris yessoensis: purification, partial structural characterization and antibacterial activity.Mar. Drugs. 2023;22(1). 27.
  13. Mizgina T.O., Chikalovets I.V., Molchanova V.I., Kokoulin M.S., Filshtein A.P., Sidorin E.V., et al. Lectin of the bivalveGlycymeris yessoensisas a pattern recognition receptor.Russ. J. Bioorganic. Chem. 2020;46(6):1187–1197.
  14. Mizgina T.O., Chikalovets I.V., Molchanova V.I., Ziganshin R.H., Chernikov O.V. Identification and characterization of a novel lectin from the clamGlycymeris yessoensisand its functional characterization under microbial stimulation and environmental stress.Mar. Drugs. 2021;19(9). 474.
  15. Wang W., Song X., Wang L., Song L. Pathogen-derived carbohydrate recognition in molluscs immune defense.Int. J. Mol. Sci. 2018;19(3). 721.
  16. Song L., Wang L., Qiu L., Zhang H. Bivalve immunity.Adv. Exp. Med. Biol. 2010;708:44–65.
  17. Kovalchuk S.N., Chikalovets I.V., Chernikov O.V., Molchanova V.I., Li W., Rasskazov V.A., et al. CDNA cloning and structural characterization of a lectin from the musselCrenomytilus grayanuswith a unique amino acid sequence and antibacterial activity.Fish Shellfish Immunol. 2013;35(4):1320–1324.
  18. Chikalovets I.V., Kovalchuk S.N.,Litovchenko A.P., Molchanova V.I., Pivkin M.V., Chernikov O.V. A new Gal/GalNAc-specific lectin from the musselMytilus trossulus: structure, tissue specificity, antimicrobial and antifungal activity.Fish Shellfish Immunol. 2016;50:27–33.
  19. Nabi-Afjadi M., Heydari M., Zalpoor H., Arman I., Sadoughi A., Sahami P., et al. Lectins and lectibodies: potential promising antiviral agents.Cell. Mol. Biol. Lett. 2022;27(1). 37.
  20. Liu Z., Luo Y., Zhou T.-T., Zhang W.-Z. Could plant lectins become promising anti-tumour drugs for causing autophagic cell death?Cell. Prolif. 2013;46(5):509–515.
  21. Hashim O.H., Jayapalan J.J., Lee C.S. Lectins: an effective tool for screening of potential cancer biomarkers.Peer J. 2017;5(9). e3784.
  22. Carrizo M.E., Capaldi S., Perduca M., Irazoqui F.J., Nores G.A., Monaco H.L. The antineoplastic lectin of the common edible mushroom (Agaricus bisporus) has two binding sites, each specific for a different configuration at a single epimeric hydroxyl.J. Biol. Chem. 2005;280(11):10614–10623.
  23. Lorca T., Labbe J.C., Devault A., Fesquet D., Capony J.P., Cavadore J.C., et al. Dephosphorylation of cdc2 on threonine 161 is required for cdc2 kinase inactivation and normal anaphase.EMBO J. 1992;11(7):2381–2390.
  24. Norbury C., Blow J., Nurse P. Regulatory phosphorylation of the p34cdc2 protein kinase in vertebrates.EMBO J. 1991;10(11):3321–3329.
  25. Jessus C., Ozon R. Function and regulation of cdc25 protein phosphate through mitosis and meiosis.Prog. Cell. Cycle. Res. 1995;1:215–28.
  26. Blasina A., Van de Weyer I., Laus M.C., Luyten W.H.M.L., Parker A.E., McGowan C.H. A human homologue of the checkpoint kinase Cds1 directly inhibits Cdc25 phosphatase.Curr. Biol. 1999;9(1):1–10.
  27. Zeng Y., Forbes K.C., Wu Z., Moreno S., Piwnica-Worms H., Enoch T. Replication checkpoint requires phosphorylation of the phosphatase Cdc25 by Cds1 or Chk1.Nature. 1998;395(6701):507–510.
  28. Young A.R.J., Narita M., Ferreira M., Kirschner K., Sadaie M., Darot J.F.J., et al. Autophagy mediates the mitotic senescence transition.Genes Dev. 2009;23(7):798–803.
  29. Chernikov O., Kuzmich A., Chikalovets I., Molchanova V., Hua K.-F. Lectin CGL from the sea musselCrenomytilus grayanusinduces Burkitt’s lymphoma cells death via interaction with surface glycan.Int.J.Biol.Macromol. 2017;104:508–514.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».