Molecular weight and molecular weight distribution of sericin protein extracted from cocoon waste of Bombyx mori

封面

如何引用文章

全文:

详细

Silk sericin comprises a globular water-soluble protein that surrounds silk fibres, sticking them together and providing cocoon adhesion. Sericin was isolated from the extract solution in two ways: the first sample was obtained by concentrating the filtered extract at low pressure (SLP); the second sample was obtained by ultrafiltration (SUF) using a membrane. In this work, the size exclusion-high-performance liquid chromatography involving viscometry and refractive index detectors was used to determine the molecular weight and conformation of sericin polypeptides obtained from cocoons of the Bombyx mori silkworm. The aggregation processes of silk sericin protein under various isolation conditions from the solution were considered. It was shown that sericin macromolecules are present as a monodisperse polypeptide at low concentrations, which aggregates at concentrations greater than 1–2 mg/ml. The obtained data indicate that, along with the parameters of the extraction process, the conditions for its isolation from the solution, including temperature, pressure and degree of concentration, affect the molecular weight and aggregative behaviour of the protein. The results confirm and complement previously obtained data on the influence of various factors on the association of protein macromolecules in solution. The resulting sericin fractions can find many applications, including materials for tissue engineering, coatings for surface modification, cell culture media, cosmetics, as well as food additives and medical biomaterials.

作者简介

Z. Sherova

V.I. Nikitin Institute of Chemistry, NAS Republic of Tajikistan

Email: sh.zamira_95@mail.ru

A. Nasriddinov

V.I. Nikitin Institute of Chemistry, NAS Republic of Tajikistan

Sh. Kholov

V.I. Nikitin Institute of Chemistry, NAS Republic of Tajikistan

Email: shavkat.kholov@yandex.ru

S. Usmanova

V.I. Nikitin Institute of Chemistry, NAS Republic of Tajikistan

Email: surayo.usmanova@gmail.com

Z. Muhidinov

V.I. Nikitin Institute of Chemistry, NAS Republic of Tajikistan

Email: zainy@mail.ru

参考

  1. Su D., Ding S., Shi W., Huang X., Jiang L. Bombyx mori silk-based materials with implication in skin repair: Sericin versus regenerated silk fibroin // Journal of Biomaterials Applications. 2019. Vol. 34, no. 1. P. 36– 46. https://doi.org/10.1177/0885328219844978.
  2. Das G., Shin H. S., Campos E. V. R., Fraceto L. F., Rodriguez-Torres M. P., Mariano K. C. F., et al. Sericin based nanoformulations: a comprehensive review on molecular mechanisms of interaction with organisms to biological applications // Journal of Nanobiotechnology. 2021. Vol. 19. https://doi.org/10.1186/s12951-021-00774-y.
  3. Costa F., Silva R., Boccaccini A. Fibrous proteinbased biomaterials (silk, keratin, elastin, and resilin proteins) for tissue regeneration and repair // Peptides and Proteins as Biomaterials for Tissue Regeneration and Repair. 2018. P. 175–204. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100803-4.00007-3.
  4. Yin Z., Kuang D., Wang S. Swellable silk fibroin microneedles for transdermal drug delivery // International Journal of Biological Macromolecules. 2017. Vol. 106. P. 48–56. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.07.178.
  5. Jena K., Pandey J. P., Kumari R. Tasar silk fiber waste sericin: new source for anti-elastase, anti-tyrosinase and anti-oxidant compounds // International Journal of Biological Macromolecules. 2018. Vol. 114. P. 1102–1108. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.03.058.
  6. Kunz R. I., Brancalhao R. M., Ribeiro L. F., Natali M. R. M. Silkworm sericin: properties and biomedical applications // BioMed Research International. 2016. P. 8175701. https://doi.org/10.1155/2016/8175701.
  7. Noosak C., Jantorn P., Meesane J., Voravuthikunchai S., Saeloh D. Dualfunctional bioactive silk sericin for osteoblast responses and osteomyelitis treatment // Plos One. 2022. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0264795.
  8. Kumar M., Janani G., Fontaine M. J., Kaplan D. L., Mandal B. B. Silk-based encapsulation materials to enhance pancreatic cell functions // Transplantation, Bioengineering, and Regeneration of the Endocrine Pancreas. 2020. Vol. 2. P. 329–337. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814831-0.00024-5.
  9. Inoue S., Tsuda H., Tanaka T. Nanostructure of natural fibrous protein: in vitro nanofabric formation of Samia cynthia ricini wild silk fibroin by selfassembling // Nano Letters. 2003. Vol. 3, no. 10. P. 1329–1332. https://doi.org/10.1021/nl0340327.
  10. Eshchanov K., Baltayeva M. Determination of the molecular mass of hydrolyzed fibroin obtained from natural silk fibroin by spectrophotometry // Journal of the Turkish Chemical Society Section A: Chemistry. 2022. Vol. 9, no. 1. P. 115–120. https://doi.org/10.18596/jotcsa.969482.
  11. Villar-Piqué A., Schmitz M., Candelise N., Ventura S., Llorens F., Zerr I. Molecular and clinical aspects of protein aggregation assays in neurodegenerative Diseases // Molecular Neurobiology. 2018. Vol. 55. P. 7588–7605. https://doi.org/10.1007/s12035-018-0926-y.
  12. Aramwit P., Damringasakkul S., Kanokpanont S., Srichana T. Properties and anti-tyrosinase activity of sericin from various extraction methods // Biotechnology and Applied Biochemistry. 2010. Vol. 55. P. 91–98. http://doi.org/10.1042/BA20090186.
  13. Kurioka A., Kurioka F., Yamazaki M. Characterization of sericin powder prepared from citric acid degraded sericin polypeptides of silkworm, Bombyx mori // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 2004. Vol. 68, no. 4. P. 774–780. https://doi.org/10.1271/bbb.68.774.
  14. Aramwit P., Sirtientong T., Srichna T. Potential applications of silk sericin a natural protein from textile industry by-products // Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy. 2012. Vol. 30, no. 3. P. 217–224. https://doi.org/10.1177/0734242X11404733.
  15. Gimenes M. L., Silva V. R., Vieira M. G. A., Silva M. G. C., Scheer A. P. High molecular sericin from Bombyx mori cocoons: extraction and recovering by ultrafiltration // International Journal of Chemical Engineering and Applications. 2014. Vol. 5, no. 3. P. 266–271. https://doi.org/10.7763/IJCEA.2014.V5.391.
  16. Takasu Y., Yamada H., Tsubouchi K. Isolation of three main sericin components from the cocoon of the silkworm, Bombyx mori // Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 2002. Vol. 66, no. 12. P. 2715–2718. https://doi.org/10.1271/bbb.66.2715.
  17. Wu M.-H., Yue J.-X., Zhang Y.-Q. Ultrafiltration recovery of sericin from the alkaline waste of silk floss processing and controlled enzymatic hydrolysis // Journal of Cleaner Production. 2014. Vol. 76. P. 154– 160. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.03.068.
  18. Some D., Amartely H., Tsadok A., Lebendiker M. Characterization of proteins by size-exclusion chromatography coupled to multi-angle light scattering (SECMALS) // Journal of Visualized Experiments. 2019. Vol. 148. P. e59615. https://doi.org/10.3791/59615.
  19. Barnett G. V., Perhacs J. M., Das T. K., Kar S. R. Submicron protein particle characterization using resistive pulse sensing and conventional light scattering based approaches // Pharmaceutical Research. 2018. Vol. 35, no. 58. https://doi.org/10.1007/s11095-0172306-0.
  20. Muhidinov Z. K., Teshaev Kh., Jonmurodov A., Khalikov D., Fishman M. Physico-chemical characterization of pectic polysaccharides from various sources obtained by steam assisted flash extraction (SAFE) // Macromolecular Symposia. 2012. Vol. 317-318, no. 1. P. 142–148. https://doi.org/10.1002/masy.201100108.
  21. Strop P., Brunger A. T. Refractive index-based determination of detergent concentration and its application to the study of membrane proteins // Protein Science: a Publication of the Protein Society. 2005. Vol. 14, no. 8. P. 2207–2211. http://doi.org/10.1110/ps.051543805.
  22. Da Silva T. L., Da Silva Junior A. C., Ribani M., Vieira M. G. A., Gimenes M. L., Da Silva M. G. C. Evaluation of molecular weight distribution of sericin in solutions concentrated via precipitation by ethanol and precipitation by freezing/thawing // Chemical Engineering Transactions. 2014. Vol. 38. P. 103–108. http://doi.org/10.3303/CET1438018.
  23. Насриддинов А. С., Ашуров А. И., Холов Ш. Ё., Исмоилов И. Б., Усманова С. Р., Мухидинов З. К. Самоагрегирующие свойства инулина в разбавленном растворе // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. N 1. С. 38–49. https://doi.org/10.21285/2227-2925-202212-1-38-49.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


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».