Purification of 3 monomeric monocot mannose-binding lectins and their evaluation for antipoxviral activity: potential applications in multiple viral diseases caused by enveloped viruses

摘要

Three monomeric monocot lectins from Zephyranthes carinata, Zephyranthes candida, and Gloriosa superba with carbohydrate specificity towards mannose derivatives and (or) oligomannose have been isolated and purified from their storage tissues. The lectins were purified by anion-exchange chromatography on DEAE-Sephacyl and by gel filtration chromatography on Biogel P-200 followed by high-performance liquid chromatography. The purified lectins, Z. carinata, Z. candida, and G. superba had molecular masses of 12, 11.5, and 12.5kDa, respectively, as determined by gel filtration and SDS-PAGE, indicating that they are monomers. In a hapten inhibition assay, methyl-α-d-mannopyranoside inhibited agglutination of both Z. candida and Z. carinata; the latter was also inhibited by Man(α1-2)Man and Man(α1-3)Man. Gloriosa superba showed inhibition only with Man(α1-4)Man of all of the sugars and glycoproteins tested. All purified lectins agglutinated red blood cells from rabbit, whereas G. superba was also reactive towards erythrocytes from guinea pig. All of the lectins were nonglycosylated and did not require metal ions for their activity. They were labile above 60°C and were affected by denaturing agents such as urea, thiourea, and guanidine-HCl. The lectins were virtually nonmitogenic, like other members of Amaryllidaceae and Liliaceae. Of the 3 lectins, G. superba was found to be highly toxic to the BSC-1 cell line (African green monkey kidney epithelial cells), while both of the Zephyranthes species showed significant in vitro inhibition of poxvirus replication in BSC-1 cells without any toxic effects to the cells. In addition, Z. candida also exhibited significant anticancer activity against SNB-78, a CNS human cancer cell line.Trois lectines monomériques monocotylédones de Zephyranthes carinata, Zephyrantes candida et Gloriosa superba démontrant une spécificité envers des dérivés du mannose et/ou des oligomannoses ont été isolées et purifiées à partir de leur tissu d'entreposage. Les lectines ont été purifiées par chromatographie d'échange d'anions sur DEAE-Sephacyl et par filtration sur gel sur Biogel P-200 suivi d'un HPCL. Les lectines purifiées, Z. carinata, Z. candida et G. superba ont révélé des masses moléculaires de 12, 11.5, et 12.4 kDa respectivement par filtration sur gel, indiquant qu'elles sont monomériques. Lors d'essais d'inhibition par haptène, le méthyl-α-d-mannopyranoside a inhibé l'agglutination de Z.candida et Z. carinata, cette dernière étant aussi inhibée par le Man(α1-2)Man et le Man(α1-3)Man. Gloriosa superba n'était inhibé que par le Man(α1-4)Man parmi tous les sucres et les glycoprotéines testées. Toutes les lectines purifiées agglutinaient les globules rouges de lapin alors que G. superba réagissait aussi avec les érythrocytes du cochon d'Inde. Toutes les lectines étaient non-glycosylées et leur activité ne requérait pas la présence d'ions métalliques. Elles étaient labiles au dessus de 60°C et étaient affectées par des agents dénaturants comme l'urée, la thiourée, et la guanidine-HCl. Les lectines étaient pratiquement non-mitogènes comme les autres membres de la famille des Amaryllidacées et des Liliacées. De ces 3 lectines, G. superba s'est montrée hautement toxique envers la lignée cellulaire BSC-1 (lignée épithéliale rénale de singe vert Africain), alors que les deux espèces de Zephyrantes ont inhibé de façon significative la réplication de poxvirus dans les cellules BSC-1 in vitro, sans montrer d'effet toxique envers les cellules. De plus, Z. candida a aussi fait preuve d'un fort potentiel anticancéreux envers les SNB-78, une lignée cellulaire cancéreuse humaine du SNC.