Mass spectrometric study of rhamnolipid biosurfactants and their interactions with cell membrane phospholipids

Abstract

Aim. To examine the formation of supramolecular complexes of biogenous rhamnolipids with membrane phospholipids that is considered as a molecular mechanism of the biosurfactants antimicrobial action. Methods. In the present work rhamnolipid biosurfactant samples produced by Pseudomonas sp. PS-17 strain have been investigated by electrospray ionization mass spectrometry for the first time. Results. As a result of the study, characteristic mass spectra of the rhamnolipid samples were obtained, that can be used as reference spectra for mass spectrometric identification of the compounds in any biological or industrial samples. At the next stage of the experiments the pair systems, containing the biosurfactants and a membrane phospholipid dipalmitoylphosphatidylcholine, have been tested. The cationized noncovalent complexes of the rhamnolipids with the phospholipid were observed in the spectra. Conclusions. The results obtained testify to the consideration that rhamnolipids (similar to other membranotropic agents) can form stable supramolecular complexes with membrane phospholipids that are able to evoke the biosurfactants antimicrobial action. A great potential of electrospray ionization mass spectrometry for the biosurfactants identification and study has been demonstrated in the work.

Мета. Перевірити можливість формування супрамолекулярних комплексів біогенних рамноліпідів та мембранних фосфоліпідів, що розглядається як молекулярний механізм антимікробної дії цих біосурфактантів. Методи. У представленій роботі зразки рамноліпідних біосурфактантів, продуковані штамом Pseudomonas sp. PS-17, вперше досліджено за допомогою методу мас-спектрометрії з іонізацією електроспреєм. Результати. Отримано характеристичні мас-спектри рамноліпідів, які можна використовувати як референтні спектри для мас-спектрометричної ідентифікації цих сполук у різних біологічних та технологічних зразках. На наступному етапі експериментів вивчали парні системи зазначених біосурфактантів з мембранним фосфоліпідом дипальмітоїлфосфатидилхоліном. У спектрах зареєстровано катіонізовані нековалентні комплекси рамноліпідів з фосфоліпідом. Висновки. Одержані результати підтверджують можливість формування стабільних супрамолекулярних комплексів мембранних фосфоліпідів з рамноліпідами (так само, як і з іншими мембранотропними агентами), що пов’язують з антимікробною дією цих біосурфактантів. Показано перспективність використання методу мас-спектрометрії з іонізацією електроспреєм для ідентифікації та вивчення біосурфактантів.

Цель. Проверить возможность формирования супрамолекулярных комплексов биогенных рамнолипидов и мембранных фосфолипидов, что рассматривается как молекулярный механизм антимикробной активности этих биосурфактантов. Методы. В настоящей работе образцы рамнолипидных биосурфактантов, продуцируемые штаммом Pseudomonas sp. PS-17, впервые изучены методом масс-спектрометрии с ионизацией электроспреем. Результаты. Получены характеристические масс-спектры рамнолипидов, которые можно использовать как референтные спектры для масс-спектрометрической идентификации этих соединений в различных биологических или технологических образцах. На следующем этапе экспериментов анализировали парные системы рамнолипидов и мембранного фосфолипида дипальмитоилфосфатидилхолина. В спектрах зарегистрированы катионизированные нековалентные комплексы рамнолипидов с фосфолипидом. Выводы. Полученные результаты подтверждают возможность образования стабильных супрамолекулярных комплексов мембранных фосфолипидов и рамнолипидов (подобно другим мембранотропным агентам), что связывают с антимикробным действием этих биосурфактантов. Показана перспективность использования метода масс-спектрометрии с ионизацией электроспреем для идентификации и изучения биосурфактантов.