Biopolym. Cell. 2021; 37(6):407-418.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000A66
Огляди
Білок с-фікоціанін, його структура, фізико-хімічні та біологічні властивості, методи екстрагування
1, 5Гудзь Н. І., 2Туркіна В. А., 1Філіпська А. М., 2Кузьмінов О. Б., 3Коритнюк Р. С., 4Лубенець В. І., 5Вечорек П. П., 6Савицкієнє Н.
  1. Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького
    вул. Пекарська, 69, Львів, Україна, 79010
  2. Науково-дослідний інститут епідеміології та гігієни
    Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького
    вул. Пекарська, 69, Львів, Україна, 79010
  3. Національний університет охорони здоров'я України імені П. Л. Шупика
    вул. Дорогожицька, 9 Київ, Україна, 04112
  4. Національний університет «Львівська політехніка»
    12, вул Степана Бандери, Львів, Україна, 79013
  5. Опольській Університет
    пл. Коперника, 11а, Ополє, Польща, 45-040
  6. Литовський університет наук про здоров'я
    Сукилелю пр-т.13, Каунас, Литва, LT-50162

Abstract

С-фікоціанін – це пігментно-білковий комплекс із сімейства фікобіліпротеїнів, який бере участь у первинній стадії фотосинтезу нижчих рослин. Уміст фікоціаніну залежить від багатьох чинників, серед яких особливе значення мають вид мікроводоростей, фізичний стан біомаси і методи екстракції. До основних способів одержання фікоціаніну з біомаси відносять хімічну, фізичну і ферментативну обробки, наступне очищення методами осадження, іонообмінної хроматографії і гель-фільтраційної хроматографії. Комерційна цінність фікоціаніну пов’язана з вибором методів отримання й очищення та ступенем його чистоти, яку контролюють за співвідношенням оптичного поглинання за довжин хвиль 620 і 280 нм. Якщо значення співвідношення більше ≥4, фікоціанін вважають високочистим і використовують в аналітичних і фармацевтичних дослідженнях; якщо не нижче 0,7 – для використання у харчових продуктах; не нижче 3,9 – використовують як хімічний реагент. У спектрі поглинання очищеного фікоціаніна є максимуми поглинання за довжин хвиль 610–625 нм, 353 нм і 277 нм. Молекулярна маса є в діапазоні від 110 до 220 кDa. Пошук методів екстракції спрямовано на одержання високого виходу фікоціаніну відповідної чистоти. Це сприяєтиме ширшому впровадженню цієї біологічно активної сполуки, що володіє антиоксидантними, протипухлинними, антиагрегантними, антибактеріальними, гіпотензивними, протизапальними властивостями в харчову i фармацевичну прoмисловості.
Keywords: с-фікоціанін, фікобіліпротеїни, чистота
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Tan HT, Yusoff FM, Khaw YS, Ahmad SA, Shaharuddin NA. Uncovering research trends of phycobiliproteins using bibliometric approach. Plants. 2021;10:2358.
[2] Izadi M, Fazilati M. Extraction and purification of phycocyanin from Spirulina platensis and evaluating its antioxidant and anti-inflammatory activity. Asian J Green Chem. 2018;2(4): 364-79.
[3] Khandual S, Sanchez EOL, Andrews HE, Rosa JDP. Phycocyanin content and nutritional profile of Arthrospira platensis from Mexico: efficient extraction process and stability evaluation of phycocyanin. BMC Chemistry. 2021; 15:24.
[4] Hosseini SM, Khosravi-Darani K, Mozafari MR. Nutritional and medical applications of spirulina microalgae. Mini Rev Med Chem. 2013;13(8):1231-7.
[5] Liu Q, Huang Y, Zhang R, Cai T, Cai Y. Medical application of Spirulina platensis derived C-phycocyanin. Evid Based Complement Alternat Med. 2016;2016:7803846.
[6] Minato T, Teramoto T, Adachi N, Hung NK, Yamada K, Kawasaki M, Akutsu M, Moriya T, Senda T, Ogo S, Kakuta Y, Yoon KS. Non-conventional octameric structure of C-phycocyanin. Commun Biol. 2021;4(1):1238.
[7] Renugadevi K, Nachiyar VC, Sowmiya P, Sunkar S. Antioxidant activity of phycocyanin pigment extracted from marine filamentous cyanobacteria Geitlerinema sp TRV57. Biocatal Agric Biotechnol. 2018;16:237-242.
[8] Safaei M, Maleki H, Soleimanpour H, Norouzy A, Zahiri HS, Vali H., Noghabi KA. Development of a novel method for the purification of C-phycocyanin pigment from a local cyanobacterial strain Limnothrix sp. NS01 and evaluation of its anticancer properties. Sci Rep. 2019;9:9474.
[9] Xie M, Li W, Xiao C, Zhen Z, Ma J, Lin H, Qin S, Zhao F. Time-resolved fluorescence spectroscopy study of energy transfer dynamics in phycobilisomes from cyanobacteria Thermosynechococcus vulcanus NIES 2134 and Synechocystis sp. PCC 6803. Crystals 2021;11(10):1233.
[10] Komárek J, Kaštovský J, Mareš J, Johansen JR. Taxonomic classification of cyanoprokaryotes (cyanobacterial genera) 2014, using a polyphasic approach. Preslia. 2014;86:295-335.
[11] David L, Prado M, Arteni AA, Elmlund DA, Blankenship RE, Adir N. Structural studies show energy transfer within stabilized phycobilisomes independent of the mode of rod-core assembly. Biochim Biophys Acta. 2014;1837(3):385-95.
[12] García AB, Longo E, Bermejo R. The application of a phycocyanin extract obtained from Arthrospira platensis as a blue natural colorant in beverages. J Appl Phycol. 2021;33:3059-3070.
[13] Williams RC, Gingrich JC, Glazer AN. Cyanobacterial phycobilisomes. Particles from Synechocystis 6701 and two pigment mutants. J Cell Biol. 1980;85(3):558-66.
[14] Zhang J, Ma J, Liu D, Qin S, Sun S, Zhao J, Sui SF. Structure of phycobilisome from the red alga Griffithsia pacifica. Nature. 2017;551(7678):57-63.
[15] Soni A, Dubey M, Verma M, Dhankhar R, Kaushal V, Atri R, Sabharwal R. Revisiting the role of phycocyanin in current clinical practice. Int J Pharm Sci Res. 2015;6(1):4950-4600.
[16] Romay C, Gonzalez R, Ledon N, Remirez D, Rimbau VC. Phycocyanin: a biliprotein with antioxidant, anti-Inflammatory and neuroprotective effects. Curr Protein Pept Sci. 2003;4:207-16.
[17] Song W, Zhao C, Wang S. A large-scale preparation method of high purity C-phycocyanin. Int J Biosci Biochem Bioinform.2013;3(4):293-297.
[18] Nakamori H, Yatabe T, Yoon KS, Ogo S. Purification and characterization of an oxygen-evolving photosystem II from Leptolyngbya sp. strain O-77. J Biosci Bioeng. 2014;118(2):119-24.
[19] Moraes CC, Luisa S, Cerveira GP, Kalil SJ. C-phycocyanin extraction from Spirulina platensis wet biomass. Braz J Chem Eng. 2011;28(01):45-49.
[20] Venugopal VC, Thakur A, Chennabasappa LK, Mishra G, Singh K, Rathee P, Ranjan A. Phycocyanin extracted from oscillatoria minima shows antimicrobial, algicidal, and antiradical activities: in silico and in vitro analysis. Antiinflamm Antiallergy Agents Med Chem. 2020;19(3):240-253.
[21] Kim KM, Lee JY, Im AR, Chae S. Phycocyanin protects against UVB-induced apoptosis through the PKC α/βII-Nrf-2/HO-1 dependent pathway in human primary skin cells. Molecules. 2018;23(2):478.
[22] Safari R, Raftani AZ, Esmaeilzadeh KR. Antioxidant and antibacterial activities of C-phycocyanin from common name Spirulina platensis. Iran J Fish Sci. 2020;19(4):1911-1927.
[23] Kamble SP, Gaikar RB, Padalia RB, Shinde KD. Extraction and purification of C-phycocyanin from dry Spirulina powder and evaluating its antioxidant, anticoagulation and prevention of DNA damage activity. J Appl Pharm Sci. 2013;3(8):149.
[24] Muthulakshmi M, Saranya A, Sudha ML, Selvakumar G, Saraswathi N. Extraction, partial purification, and anti-bacterial activity of phycocyanin from Spirulina isolated from fresh water body against various human pathogens. J Algal Biomass Util. 2012;3:7-11.
[25] Sarada DV, Kumar CS, Rengasamy R. Purified C-phycocyanin from Spirulina platensis (Nordstedt) Geitler: a novel and potent agent against drug resistant bacteria. World J Microbiol Biotechnol. 2011;27(4):779-783.
[26] Agrawal M, Bansal S, Chopra K. Evaluation of the in vitro and in vivo antioxidant potentials of food grade Phycocyanin. J Food Sci Technol. 2021;58(11):4382-4390.
[27] Hudz N, Ivanova R, Brindza J, Grygorieva O, Schubertová Z, Ivanišová E. Approaches to the determination of antioxidant activity of extracts from bee bread and safflower leaves and flowers. Potr S J F Sci. 2017:11(1):480-488.
[28] Liang N, Kitts DD. Antioxidant property of coffee components: assessment of methods that define mechanisms of action. Molecules. 2014;19(11):19180-208.
[29] Yeo J, Shahidi F. Revisiting DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) assay as a useful tool in antioxidant evaluation: a new IC100 concept to address its limitations. J Food Bioact. 2019;7:36-42.
[30] Shanaida M., Hudz N., Jasicka-MisiakI., Wieczorek PP. Polyphenols and Pharmacological Screening of a Monarda fistulosa L. dry Extract Based on a Hydrodistilled Residue By-Product. Frontiears in Pharmacology. 2021. Vol. 12. P. 1-10.
[31] Hao S, Yan Y, Li S, Zhao L, Zhang C, Liu L, Wang C. The in vitro antitumor activity of phycocyanin against non-small cell lung cancer cells. Mar Drugs. 2018;16(6):178.
[32] Jiang L, Wang Y, Liu G, Liu H, Zhu F, Ji H, Li B. C-phycocyanin exerts anti-cancer effects via the MAPK signalling pathway in MDA-MB-231 cells. Cancer Cell Int. 2018;18:12.
[33] Chiu HF, Yang SP, Kuo YL, Lai YS, Chou TC. Mechanisms involved in the antiplatelet effect of C-phycocyanin. Br J Nutr. 2006;95(2):435-40.
[34] Sabarinathan K, Ganesan G. Antibacterial and toxicity evaluation of C-phycocyanin and cell extract of filamentous freshwater cyanobacterium. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2008;12:79-82.
[35] Ichimura M, Kato S, Tsuneyama K, Matsutake S, Kamogawa M, Hirao E, Miyata A, Mori S, Yamaguchi N, Su-ruga K, Omagari K. Phycocyanin prevents hypertension and low serum adiponectin level in a rat model of metabolic syndrome. Nutr Res. 2013;33(5):397-405.
[36] Remirez D, Fernandez V, Tapia G, González R, Videla LA. Influence of C-phycocyanin on hepatocellular para-meters related to liver oxidative stress and Kupffer cell functioning. Inflamm Res. 2002;51(7): 351-356.
[37] Thura AY, Salah MMA. Use of C-phycocyanin‎‎ to reduce the toxicity of arsenic on rats. Nat Volatiles Essent Oils. 2021;8(4):4460-4471