Published December 15, 2021 | Version v1
Publication Open

Eruca sativa seed napin structural insights and thorough functional characterization

Creators

  • 1. University of Lahore
  • 2. Bahauddin Zakariya University
  • 3. Universität Hamburg
  • 4. Centre of Excellence in Molecular Biology
  • 5. University of Engineering and Technology Lahore
  • 6. University of Karachi
  • 7. International Center for Chemical and Biological Sciences

Description

A potent napin protein has been thoroughly characterized from seeds of rocket salad (Eruca sativa). Eruca sativa napin (EsNap) was purified by ammonium sulfate precipitation (70%) and size-exclusion chromatography. Single intact 16 kDa EsNap band was reduced to 11 and 5 kDa bands respectively on SDS-PAGE. Nano LC-MS/MS yielded two fragments comprising of 26 residues which showed 100% sequence identity with napin-3 of Brassica napus. CD spectroscopy indicated a dominant α-helical structure of EsNap. Monodispersity of EsNap was verified by dynamic light scattering, which also confirmed the monomeric status with a corresponding hydrodynamic radius of 2.4 ± 0.2 nm. An elongated ab initio shape of EsNap was calculated based on SAXS data, with an Rg of 1.96 ± 0.1 nm. The ab initio model calculated by DAMMIF with P1 symmetry and a volume of approx. 31,100 nm3, which corresponded to a molecular weight of approximately 15.5 kDa. The comparison of the SAXS and ab initio modeling showed a minimized χ2-value of 1.87, confirming a similar molecular structure. A homology model was predicted using the coordinate information of Brassica napus rproBnIb (PDB ID: 1SM7). EsNap exhibited strong antifungal activity by significantly inhibiting the growth of Fusarium graminearum. EsNap also showed cytotoxicity against the hepatic cell line Huh7 and the obtained IC50 value was 20.49 µM. Further, strong entomotoxic activity was experienced against different life stages of stored grain insect pest T. castaneum. The result of this study shows insights that can be used in developing potential antifungal, anti-cancerous and insect resistance agents in the future using EsNap from E. sativa.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تمييز بروتين نابين قوي تمامًا من بذور سلطة الجرجير (Eruca sativa). تم تنقية Eruca sativa napin (EsNap) بواسطة ترسيب كبريتات الأمونيوم (70 ٪) واستشراب استبعاد الحجم. تم تخفيض نطاق EsNap واحد سليم 16 كيلو دالتون إلى نطاقات 11 و 5 كيلو دالتون على التوالي على SDS - PAGE. أنتج Nano LC - MS/MS شظيتين تتكونان من 26 بقايا أظهرت هوية تسلسل 100 ٪ مع napin -3 من Brassica napus. أشار التحليل الطيفي للقرص المضغوط إلى بنية حلزونية α سائدة في EsNap. تم التحقق من التشتت الأحادي لـ EsNap من خلال تشتت الضوء الديناميكي، والذي أكد أيضًا الحالة الأحادية مع نصف قطر هيدروديناميكي مناظر يبلغ 2.4 ± 0.2 نانومتر. تم حساب شكل مستطيل من أساس EsNap بناءً على بيانات SAXS، مع Rg يبلغ 1.96 ± 0.1 نانومتر. تم حساب نموذج AB الأولي بواسطة DAMMIF مع تماثل P1 وحجم يبلغ حوالي 31,100 نانومتر مكعب، والذي يتوافق مع وزن جزيئي يبلغ حوالي 15.5 كيلو دالتون. أظهرت مقارنة نمذجة SAXS و ab initio قيمة χ 2 مصغرة تبلغ 1.87، مما يؤكد وجود بنية جزيئية مماثلة. تم التنبؤ بنموذج التماثل باستخدام معلومات الإحداثيات لـ Brassica napus rproBnIb (معرف PDB: 1SM7). أظهرت EsNap نشاطًا قويًا مضادًا للفطريات من خلال تثبيط نمو Fusarium graminearum بشكل كبير. كما أظهرت EsNap سمية خلوية ضد خط الخلية الكبدية Huh7 وكانت قيمة IC50 التي تم الحصول عليها 20.49 ميكرومتر. علاوة على ذلك، تم اختبار نشاط حشري قوي ضد مراحل الحياة المختلفة لآفات حشرات الحبوب المخزنة T. castaneum. تُظهر نتيجة هذه الدراسة رؤى يمكن استخدامها في تطوير عوامل مقاومة محتملة للفطريات ومضادة للسرطان والحشرات في المستقبل باستخدام EsNap من E. sativa.

Translated Description (French)

Une puissante protéine de napine a été soigneusement caractérisée à partir de graines de salade de roquette (Eruca sativa). La napine d'Eruca sativa (EsNap) a été purifiée par précipitation de sulfate d'ammonium (70 %) et chromatographie d'exclusion stérique. Une seule bande EsNap de 16 kDa intacte a été réduite à des bandes de 11 et 5 kDa respectivement sur SDS-PAGE. La nano LC-MS/MS a donné deux fragments comprenant 26 résidus qui ont montré une identité de séquence de 100% avec la napine-3 de Brassica napus. La spectroscopie CD a indiqué une structure α-hélicoïdale dominante de l'EsNap. La monodispersité de l'EsNap a été vérifiée par diffusion dynamique de la lumière, ce qui a également confirmé le statut monomère avec un rayon hydrodynamique correspondant de 2,4 ± 0,2 nm. Une forme ab initio allongée d'EsNap a été calculée sur la base des données SAXS, avec un Rg de 1,96 ± 0,1 nm. Le modèle ab initio calculé par DAMMIF avec une symétrie P1 et un volume d'environ 31 100 nm3, ce qui correspond à un poids moléculaire d'environ 15,5 kDa. La comparaison de la modélisation SAXS et ab initio a montré une valeur de χ2 minimisée de 1,87, confirmant une structure moléculaire similaire. Un modèle d'homologie a été prédit à l'aide des informations de coordonnées de Brassica napus rproBnIb (PDB ID : 1SM7). EsNap a montré une forte activité antifongique en inhibant de manière significative la croissance de Fusarium graminearum. EsNap a également montré une cytotoxicité contre la lignée cellulaire hépatique Huh7 et la valeur IC50 obtenue était de 20,49 µM. De plus, une forte activité entomotoxique a été observée à différents stades de la vie de l'insecte à grains stocké T. castaneum. Le résultat de cette étude montre des informations qui peuvent être utilisées dans le développement d'agents antifongiques, anticancéreux et de résistance aux insectes potentiels à l'avenir en utilisant EsNap de E. sativa.

Translated Description (Spanish)

Una potente proteína napin se ha caracterizado a fondo a partir de semillas de ensalada de cohete (Eruca sativa). La napina Eruca sativa (EsNap) se purificó mediante precipitación con sulfato de amonio (70%) y cromatografía de exclusión por tamaño. La única banda intacta de EsNap de 16 kDa se redujo a bandas de 11 y 5 kDa, respectivamente, en SDS-PAGE. Nano LC-MS/MS produjo dos fragmentos que comprendían 26 residuos que mostraron 100% de identidad de secuencia con napina-3 de Brassica napus. La espectroscopia de CD indicó una estructura α-helicoidal dominante de EsNap. La monodispersidad de EsNap se verificó mediante dispersión dinámica de la luz, que también confirmó el estado monomérico con un radio hidrodinámico correspondiente de 2,4 ± 0,2 nm. Se calculó una forma alargada ab initio de EsNap basada en datos SAXS, con un Rg de 1.96 ± 0.1 nm. El modelo ab initio calculado por DAMMIF con simetría P1 y un volumen de aprox. 31.100 nm3, que correspondía a un peso molecular de aproximadamente 15,5 kDa. La comparación del modelado SAXS y ab initio mostró un valor χ2 minimizado de 1.87, confirmando una estructura molecular similar. Se predijo un modelo de homología utilizando la información de coordenadas de Brassica napus rproBnIb (ID de PDB: 1SM7). EsNap mostró una fuerte actividad antifúngica al inhibir significativamente el crecimiento de Fusarium graminearum. EsNap también mostró citotoxicidad contra la línea celular hepática Huh7 y el valor de IC50 obtenido fue de 20.49 µM. Además, se experimentó una fuerte actividad entomotóxica contra diferentes etapas de la vida de la plaga de insectos de grano almacenado T. castaneum. El resultado de este estudio muestra ideas que se pueden utilizar en el desarrollo de posibles agentes antifúngicos, anticancerosos y de resistencia a insectos en el futuro utilizando EsNap de E. sativa.

Files

s41598-021-02174-6.pdf.pdf

Files (2.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b7a351e49ce359be3302b6a165473680
2.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
رؤى هيكلية Eruca sativa seed napin وتوصيف وظيفي شامل
Translated title (French)
Perspectives structurelles de la napine de graines d'Eruca sativa et caractérisation fonctionnelle approfondie
Translated title (Spanish)
Información estructural de la napina de semillas de Eruca sativa y caracterización funcional exhaustiva

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200465354
DOI
10.1038/s41598-021-02174-6

Is supplement to
https://openalex.org/W4298136144 (Other)
https://openalex.org/W4294292888 (Other)
https://openalex.org/W4225106363 (Other)
https://openalex.org/W3171813198 (Other)
https://openalex.org/W3091630975 (Other)
https://openalex.org/W2968276831 (Other)
https://openalex.org/W2465841606 (Other)
https://openalex.org/W2413491126 (Other)
https://openalex.org/W2368765609 (Other)
https://openalex.org/W2061437602 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1550194688
  • https://openalex.org/W1589296898
  • https://openalex.org/W1593567129
  • https://openalex.org/W1964775732
  • https://openalex.org/W1966666066
  • https://openalex.org/W1968415443
  • https://openalex.org/W1970015587
  • https://openalex.org/W1971527045
  • https://openalex.org/W1978448003
  • https://openalex.org/W1991357892
  • https://openalex.org/W1993321294
  • https://openalex.org/W1993590114
  • https://openalex.org/W1994005221
  • https://openalex.org/W1994889730
  • https://openalex.org/W2003608549
  • https://openalex.org/W2015642465
  • https://openalex.org/W2017276607
  • https://openalex.org/W2018289835
  • https://openalex.org/W2027497279
  • https://openalex.org/W2031002745
  • https://openalex.org/W2033322678
  • https://openalex.org/W2034144772
  • https://openalex.org/W2034981379
  • https://openalex.org/W2035674578
  • https://openalex.org/W2068250151
  • https://openalex.org/W2068434462
  • https://openalex.org/W2068839856
  • https://openalex.org/W2078113753
  • https://openalex.org/W2080513007
  • https://openalex.org/W2081224520
  • https://openalex.org/W2085985508
  • https://openalex.org/W2087891860
  • https://openalex.org/W2090840942
  • https://openalex.org/W2091642227
  • https://openalex.org/W2093019500
  • https://openalex.org/W2095327311
  • https://openalex.org/W2095375714
  • https://openalex.org/W2100837269
  • https://openalex.org/W2114918609
  • https://openalex.org/W2120490290
  • https://openalex.org/W2149525061
  • https://openalex.org/W2150576297
  • https://openalex.org/W2152041872
  • https://openalex.org/W2152301430
  • https://openalex.org/W2154007619
  • https://openalex.org/W2156735868
  • https://openalex.org/W2158912953
  • https://openalex.org/W2159614853
  • https://openalex.org/W2161885885
  • https://openalex.org/W2164361934
  • https://openalex.org/W2168120526
  • https://openalex.org/W2168201480
  • https://openalex.org/W2180208960
  • https://openalex.org/W2475099315
  • https://openalex.org/W2510127456
  • https://openalex.org/W2584026639
  • https://openalex.org/W2602065842
  • https://openalex.org/W2766967822
  • https://openalex.org/W2781917143
  • https://openalex.org/W2789546408
  • https://openalex.org/W2792063834
  • https://openalex.org/W2884312382
  • https://openalex.org/W2910844783
  • https://openalex.org/W2915326644
  • https://openalex.org/W2966729254
  • https://openalex.org/W2980350282
  • https://openalex.org/W4245553614
  • https://openalex.org/W4249269354