научный журнал по химии Биоорганическая химия ISSN: 0132-3423

АЙСИНА Р.Б., МУХАМЕТОВА Л.И. — 2014 г.

Система плазминоген/плазмин, помимо тромболизиса, играет важную физиологическую и патологическую роль в ряде других жизненно-важных процессах: деградации внеклеточного матрикса, эмбриогенезе, миграции клеток, ремоделировании тканей, заживлении ран, ангиогенезе, воспалении и миграции опухолевых клеток. В обзоре рассмотрены структурные особенности плазминогена, регулирование его активации физиологическими активаторами плазминогена, ингибиторами плазмина и активаторов плазминогена, роль связывания плазминогена с фибрином, клеточными рецепторами и внеклеточными лигандами в выполнении разнообразных функций образующимся плазмином.

БЕЛИНСКАЯ Д.А., ГОНЧАРОВ Н.В., ПРОКОФЬЕВА Д.С., ШМУРАК В.И. — 2014 г.

Известно, что альбумин может взаимодействовать с фосфорорганическими соединениями (ФОС). Однако окончательно не установлены остатки аминокислот альбумина, отвечающие за это взаимодействие, природа образующихся при этом связей, обсуждаются каталитические и псевдокаталитические функции альбумина. Методами молекулярного моделирования выявлены возможные сайты взаимодействия альбумина с зоманом. Структуры комплексов зомана с альбумином определяли методом молекулярного докинга, стабильность полученных комплексов рассчитывали методом молекулярной динамики. Установлено, что образование химической связи зомана с остатком тирозина-411 происходит только при условии депротонирования последнего. Другой остаток – тирозин-150 в альбумине эффективнее связывает зоман, чем остаток тирозина-411. При этом депротонирование остатка тирозина-150 не определяет эффективность в момент связывания (сорбции) зомана, а влияет на стабильность образуемой связи. Предполагается, что остатки тирозина-150 и серина-193 альбумина могут служить сайтами каталитического взаимодействия с зоманом. Выдвинута гипотеза о влиянии депротонирования остатка аминокислоты в одном сайте альбумина на инициирование связывания лиганда в другом сайте (аллостерическая регуляция) альбумина.

ВАСЬКОВСКИЙ Б. В., ГАСАНОВ Е. В., ДАДАЯН А. К., ЗИГАНШИН Р. Х., ЗОЛОТАРЕВ Ю. А., КОЗИК В. С., КСЕНОФОНТОВ А. Л., МУРАШОВ А. Н., МЯСОЕДОВ Н. Ф., НАЗИМОВ И. В., НИКОЛАЕВ Е. Н., ХАРЫБИН О. Н. — 2014 г.

Исследована реакция высокотемпературного твердофазного каталитического изотопного обмена, происходящая в пептидах и белках под действием активированного на катализаторе спилловер-водорода. Реакция человеческого генно-инженерного инсулина с дейтерием и тритием при 120–140°C привела к включению 2–6 изотопных атомов водорода на молекулу. Для определения распределения изотопной метки по аминокислотным остаткам меченного тритием инсулина провели окисление S–S-связей в инсулине надмуравьиной кислотой, выделили полипептидные цепи, после чего провели их кислотный гидролиз, аминокислотный анализ и жидкостный сцинтилляционный счет трития в аминокислотах. Показано, что изотопная метка включается во все аминокислотные остатки белка, при этом наибольшее включение наблюдается в пептидный фрагмент FVNQHLCGSHLVE (B1-13) B-цепи инсулина, а остатки His5 и His10 этого фрагмента содержат около 45% всей изотопной метки белка. Для анализа распределения изотопной метки в пептидных фрагментах меченого инсулина использовали также восстановление S–S-связей 2-меркаптоэтанолом, ферментативный гидролиз глутамилэндопептидазой из Bacillus intermedius и разделение полученных пептидов с помощью ВЭЖХ. С помощью масс-спектрометрии идентифицированы пептидные фрагменты, образующиеся за счет гидролиза по связи Glu-Хaa в B-цепи. Масс-спектроскопический анализ изотопомерного состава образцов меченного дейтерием инсулина показал, что все молекулы белка участвуют в реакции твердофазного изотопного обмена водорода в равной мере. Меченный тритием инсулина полностью сохраняет физиологическую активность.

ГОРОДНИЧЕВА Т.В., ГУРСКАЯ Н.Г., ЛУКЬЯНОВ К.А., МАРКИНА Н.М., МИНАСЯН Б.Э., ПЕРЕВЕРЗЕВ А.П., ЯНУШЕВИЧ Ю.Г. — 2014 г.

Исследована возможность увеличения гетерологичной экспрессии в клетках млекопитающих при включении интронов в 3-нетранслируемую область cоответствующего гена. Для этого в экспрессионный вектор, содержащий ген флуоресцентного белка TagGFP2, вводили интрон 2 гена ?-глобина человека. Данная последовательность встраивалась после стоп-кодона TagGFP2 на расстоянии 35 нт. от стоп-кодона до сайта сплайсинга. Это позволило избежать процесса нонсенс-опосредованной деградации мРНК. Использование второй рамки считывания, кодирующей красный флуоресцентный белок Katushka, позволило нормировать уровень трансфекции и экспрессии химерных конструкций. Проточная цитофлуориметрия культуры клеток HEK293T, временно трансфицированных генетическими конструкциями, содержащими и не содержащими интрон, позволила выявить увеличение интенсивности флуоресценции в зеленом канале для конструкции с интроном в 1.8 ± 0.2 раза относительно контрольной безинтронной конструкции. Аналогичное усиление уровня экспрессии в 1.7 ± 0.2 раза при наличии интрона 2 -глобина 3-нетранслируемой области было показано также для гена, кодирующего дестабилизированный вариант флуоресцентного белка TurboYFP. Эффект увеличения уровня экспрессии химерных конструкций в клетках млекопитающих введением интрона в 3-нетранслируемую область целевого гена можно использовать в различных модельных системах, где введение 5-концевого интрона в последовательность является неприемлeмым.

ВИШНЯКОВА П.А., ДОРОНИН И.И., МОЛОТКОВСКАЯ И.М., РЯЗАНЦЕВ Д.Ю., ХОЛОДЕНКО И.В., ХОЛОДЕНКО Р.В. — 2014 г.

Изучен вклад основных каспаз в цитотоксические эффекты, вызываемые моноклональными антителами 14G2a, специфичными к опухолеассоциированному ганглиозиду GD2, в клетках мышиной лимфомы EL-4. Зарегистрирована конститутивная экспрессия генов прокаспаз в клетках EL-4. Так, инкубация клеток с антителами 14G2a не приводила к значимому увеличению синтеза прокаспаз, не усиливалась также их ферментативная активность, что было показано с использованием флуоресцентно-меченых субстратов каспаз. При одинаковом уровне клеточной гибели активность каспазы-3 и каспазы-9 в клетках, инкубированных c антителами 14G2a, в 7.5 и в 3 раза ниже, чем в клетках, обработанных стауроспорином. Общий ингибитор каспаз (Z-VAD-FMK), а также ингибитор каспазы-3, уменьшали цитотоксические эффекты, индуцированные антителами 14G2a, на 9–16% и 6–13% соответственно. В тех же условиях уровень апоптоза, индуцированного стауроспорином, падал на 55–65%. Ингибиторы инициаторных каспаз-8 и -9 не влияли на клеточную гибель, запускаемую антителами. Ингибиторный анализ показал также, что каспазы не участвуют в запуске первых этапов клеточной гибели, индуцированной антителами 14G2a, проявляющихся в уменьшении клеточного объема и в нарушении проницаемости плазматической мембраны. Таким образом, каспазы не играют ключевую роль в клеточной гибели, индуцированной антителами к GD2, их незначительная ферментативная активность не определяет механизм гибели клеток, опосредованной воздействием на опухолеассоциированный ганглиозид GD2.

БАЛАКИРЕВА А.В., БЕЛОШИСТОВ Р.Е., ВАРТАПЕТЯН А.Б., ГАЛИУЛЛИНА Р.А., ЧИЧКОВА Н.В. — 2014 г.

В обзоре рассмотрены структура и свойства недавно открытых аспартатспецифичных апоптотических протеаз растений – фитаспаз, в сравнении с апоптотическими протеазами животных – каспазами. Каспазы (цистеиновые протеазы) и фитаспазы (сериновые субтилизиноподобные протеазы) принципиально отличаются друг от друга в структурном отношении, однако обладают сходной субстратной специфичностью и ролью в осуществлении программированной клеточной смерти. Показано, что различия в структуре апоптотических протеаз животных и растений определяют различающиеся стратегии регуляции функционирования этих протеолитических ферментов у организмов двух царств.

ВЕКШИН Н.Л., КОВАЛЕВ В.И. — 2014 г.

С помощью флуоресцентной спектроскопии изучены комплексы 7-аминоактиномицина Д (7ААМД) – флуоресцентного аналога природного противоопухолевого антибиотика актиномицина Д (АМД) с его потенциальными переносчиками: пуриновыми нуклеотидами (гуанином и аденином), кофеином и фрагментированной ДНК. Показано, что 7ААМД связывается на поверхности пуриновых агрегатов или кластеров кофеина и особенно хорошо встраивается в расплетeнные участки ДНК. Это сопровождается значительным длинноволновым сдвигом спектра возбуждения 7ААМД. По величине сдвига найдена энергия взаимодействия. В случае взаимодействия 7ААМД с гуанином, аденином и кофеином она достигает около 7 ккал/моль, что мало отличается от энергии взаимодействия с ДНК – 7.7 ккал/моль. Это означает, что в ДНК вклад дезоксирибозы и фосфата в энергию взаимодействия очень мал. Судя по спектрам излучения, 7ААМД при взаимодействии со всеми исследованными веществами, кроме ДНК, флуоресцирует из водной фазы. Сделан вывод, что при фотовозбуждении 7ААМД легко уходит из всех исследованных кластеров в полярную водную фазу, но не выходит из ДНК, оставаясь в гидрофобном окружении. Прочность связывания 7ААМД с ДНК определяется, по-видимому, не только энтальпийной энергией взаимодействия, но и энтропийным стерическим фактором – нахождением антибиотика в гидрофобной области расплетенного участка.

ЗАЙЦЕВ Д.Е., НИКОЛАЕНКОВА Е.Б., ОСЬКИНА И.А., ПАЛАТКИНА М.Ю., САВЕЛЬЕВ В.А., САМСОНОВ В.А., СИНЯКОВ А.Н., ТИХОНОВ А.Я. — 2014 г.

В рамках поиска эффективных фотоактивируемых детритилирующих агентов для микрочипового синтеза олигодезоксирибонуклеотидов исследован [4-(4-метоксифенил)-2,6-динитрофенил](фенил)метил-2,2,2-трихлорацетат, генерирующий трихлоруксусную кислоту при облучении светом с длиной волны 405 нм. Показана применимость этого агента для снятия 4,4-диметокситритильной защитной группы в процессе твердофазного синтеза ряда дезоксиолигонуклеотидов.

АРЗАМАСОВ А.А., ВАСИЛЕВСКИЙ А.А., ГРИШИН Е.В. — 2014 г.

Яд скорпионов представляет собой сложную многокомпонентную смесь биологически активных веществ, некоторые из которых обладают весьма интересными свойствами и находят свое применение в совершенно неожиданных областях. Примером служит семейство хлоротоксин (CTX)-подобных пептидов. Это токсины, обладающие инсектицидной активностью, однако их молекулярный механизм действия на организм насекомых пока не установлен. Тем не менее, CTX-подобные пептиды оказались объектом пристального изучения, поскольку они специфично взаимодействуют с клетками злокачественных опухолей мозга – глиом. В перспективе данные соединения могут существенно упростить лечение опухолевых заболеваний. В обзоре суммируются результаты, накопленные за сорокалетний период изучения CTX-подобных пептидов. Рассмотрены аспекты их природной функции, а также область применения, связанная с глиомами.

ДРОБЯЗИНА П.Е., ЗАВРИЕВ С.К., РЯЗАНЦЕВ Д.Ю., СВИРЩЕВСКАЯ Е.В., ХЛГАТЯН C.В. — 2014 г.

В тест-системах для диагностики аллергии типа I используют рекомбинантные аллергены, имеющие нативную конформацию, поскольку иммуноглобулины класса E (IgE), отвечающие за развитие этого типа аллергии, распознают конформационные эпитопы белков-аллергенов. Для получения рекомбинантных аллергенов клещей домашней пыли (КДП) Dermatophagoides farinae Der f 1 и Der f 2 применили две системы гетерологичной экспрессии: Esсherichia coli и растения Nicotiana benthamiana. Показано, что IgE из сывороток больных детей с аллергией к КДП распознают рекомбинантный белок Der f 2, синтезированный как в E. сoli, так и в растениях N. benthamiana, а также рекомбинантный белок Der f 1, полученный в N. benthamiana, в то время как зрелая форма Der f 1, полученная в E. сoli, не взаимодействует с IgE.

АЖИКИНА Т.Л., ИГНАТОВ Д.В., ЛОГУНОВА Н.Н., СКВОРЦОВ Т.А., ТИМОШИНА О.Ю. — 2014 г.

Перспективным методом разработки новых способов воздействия на патогенные бактерии является выявление механизмов, способствующих их выживанию в инфицированном организме, и возможностей их блокирования. Среди этих механизмов выделяется регуляция метаболизма бактерий при помощи малых РНК, важная роль которой в патогенезе ряда бактерий была выявлена в последнее время. Нами проведено исследование уровня экспрессии трех наиболее высоко экспрессирующихся малых РНК Mycobacterium tuberculosis MTS0997, MTS1338 и MTS2823 в динамике развития туберкулеза в линиях мышей с различной генетической устойчивостью к туберкулезу и показано, что максимальный уровень экспрессии этих малых РНК наблюдается на ранних стадиях инфекции.

МАКСИМЕНКО А.В., ТУРАШЕВ А.Д. — 2014 г.

На люминальной поверхности эндотелия кровеносных сосудов располагается сложная и многокомпонентная, в основном углевод-белковая система, называемая гликокаликсом. Согласно концепции “двойного протекторного слоя” сосудистой стенки гликокаликс предстает первым барьером, стоящим на ее защите. Состав гликокаликса определяется группой протеогликанов, гликопротеинов и гликозаминогликанов. Выделяют группу мембранных протеогликанов (связанных с мембранами эндотелиальных клеток синдеканов и глипиканов) и растворимых (перлекан, бигликан, версикан, декорин, мимекан). Имеется пять типов гликозаминогликановых цепей – гепарансульфат, хондроитинсульфат, дерматансульфат, кератансульфат и гиалуронан. Между растворимыми компонентами гликокаликса и протекающей кровью существует динамическое равновесие, что позволяет обособлять эндотелиальный поверхностный слой. Благодаря своей многокомпонентности и расположению на границе системы циркуляции крови, гликокаликс участвует в поддержании сосудистого гомеостаза. Описаны молекулярный состав, свойства компонентов эндотелиального гликокаликса, их биосинтез и общая структура.

МАКСИМЕНКО А.В., ТУРАШЕВ А.Д. — 2014 г.

Гликокаликс – комплекс мембраносвязанных молекул, существующий на границе между циркулирующей кровью и эндотелием сосудистой стенки, выполняет ряд специфических биологических функций, поддерживающих сосудистый гомеостаз. В его состав входят связанные с мембранными белками сульфатированные гликозаминогликаны (протеогликаны), гиалуронан, гликопротеины, белки плазмы крови. В настоящее время эндотелиальный гликокаликс рассматривается не только как простой инертный барьер и молекулярное сито, но и как самообновляющаяся трехмерная сеть из различных полисахаридных и белковых производных, резервуар для биологически активных соединений, механотрансдуктор напряжения сдвига кровотока на слой эндотелия. В условиях патологических повреждений сосудов происходит разрушение эндотелиального гликокаликса, что нарушает целостность сосудистой стенки на уровне макро- и микроциркуляции и ведет к развитию сердечно-сосудистых и других заболеваний. Деструкция гликокаликса предстает одной из первых стадий сосудистого поражения. Это обосновывает диагностическую ценность выявления его состояния и терапевтическую значимость коррекции имеющихся нарушений. Перспективным выглядит биомедицинское использование эндотелиального гликокаликса и его компонентов в молекулярной и клеточной инженерии.

ВЕКШИН Н. Л., ХАЙРЕТДИНОВА М. М. — 2014 г.

С помощью высокочувствительной спектрофотометрии изучены комплексы природного гетероциклического антибиотика актиномицина Д (АМД) с его возможными переносчиками: пуриновыми и пиримидиновыми нуклеотидами, а также с фрагментированной ДНК и фосфолипидными липосомами. Антибиотик не только сорбируется на поверхности пуриновых кластеров, но и встраивается в них. Особенно хорошо он встраивается в расплетенные участки ДНК. Встраивание сопровождается длинноволновым сдвигом спектра поглощения. По величине сдвига рассчитана энергия взаимодействия. В случае АМД с кофеином и аденозином она составляет 2.4 и 2.7 ккал/моль, а с гуанозином и с фрагментированной ДНК – заметно выше: 3.3 и 3.7 ккал/моль. Предполагается, что гуанозин, аденозин, кофеин и фрагментированная ДНК могут служить переносчиками антибиотика.

ЗАРЫТОВА В.Ф., ИСМАГИЛОВ З.Р., ЛЕВИНА А.С., МАЗУРКОВА Н.А., РЕПКОВА М.Н., ШИКИНА Н.В. — 2014 г.

На культуре клеток MDCK, инфицированных вирусом гриппа A человека (подтип H3N2), исследована противовирусная активность нанобиокомпозитов TiO2.PL.DNA, в которых DNA-фрагменты электростатически связаны с наночастицами диоксида титана с предварительно иммобилизованным полилизином (PL). Показано, что TiO2.PL.DNA(v3' – нанобиокомпозит, несущий фрагмент DNA(v3), направленный к 3-концу некодирующей области сегмента 5 вирусной vRNA, при низкой концентрации DNA(v3) в составе нанобиокомпозита, равной 0.1 и 0.2 мкM, эффективно и специфично подавляет репродукцию вируса на 99.8 и 99.9% (т.е. в 400 и 1000 раз) соответственно. Олигонуклеотид DNA(v3), не связанный с наночастицами, или нанобиокомпозит TiO2.PL.DNA(r), несущий олигонуклеотид, некомплементарный вирусной RNA, проявляют низкую активность (подавление репродукции в 1.3 или 3.5 раза соответственно).

FEI SONG, SHUNMING TANG, XIN WANG, XINGJIA SHEN, YONG HUANG — 2013 г.

MicroRNAs (miRNAs) are a class of non-protein coding small RNAs of 18–24 nucleotides in length that regulate expression of genes at post-transcriptional levels and play multiple roles in biological processes. Bm-ase plays an important role in the course of nerve development of the silkworm, Bombyx mori. Bmo-miR-9a is a conservative miRNA. By using target prediction software RNA22 and RNAhybrid, we found a target site of Bmo-miR-9a in the 3UTR of Bm-ase gene. To verify the regulation function of Bmo-miR-9a on the expression of Bm-ase gene, a Bmo-miR-9a over-expressing vector and Bm-ase 3UTR fused firefly luciferase gene reporter plasmid were constructed, respectively. Then they were used to co-transfect the BmN cells. The result showed that luciferase activity in the co-transfected cells was suppressed compared with the control. A similar result was obtained when BmN cells were co-transfected with artificial synthetic Bmo-miR-9a mimics and Bm-ase 3UTR fused luciferase reporter plasmid. These results suggest that Bmo-miR-9a can down regulate the expression of Bm-ase gene.

ALAMRY KHALID A., ASIRI ABDULLAH M., EL-DALY SAMY A., KHAN SALMAN A., ZAYED MOHIE A. M. — 2013 г.

Chalcone derivatives have been synthesized by reaction of 1-(2,5-dimethyl-furan-3-yl)-ethanone with corresponding active aldehyde in ethanolic NaOH in microwave oven. The structure of these compounds was established by elemental analysis, IR, 1H-NMR, 13C-NMR, and EI-MS spectral analysis. The anti-bacterial activity of these compounds was first tested in vitro by the disc diffusion assay against two Gram-positive and two Gram-negative bacteria, and then the minimum inhibitory concentration (MIC) was determined with the reference of standard drug Chloramphenicol. The results showed that pyrazol containing chalcone (compound 8) inhibited both types of bacteria (Gram-positive and Gram-negative) better than chloramphenicol.

APIRATIKUL N., CHAIROUNGDUA A., PENGLONG T., SUKSEN K., SVASTI S., YINGYONGNARONGKUL B. — 2013 г.

A new cholesterol-based cationic lipid was synthesized; liposomes prepared on its basis were evaluated as drug delivery vehicles for curcumin. Free and liposome-encapsulated curcumin cytotoxicity against HeLa, A549, HepG2, K562 and 1301 cell lines was assessed. Liposomal curcumin with ED50 values ranging from 2.5 10 exhibited 2–8 times higher cytotoxicity than free curcumin. The synthetic cholesterol-based cationic lipid also enhanced cellular uptake of curcumin into tested cells. Cationic liposome alone showed low cytotoxicity at high doses with ED50 values of 90 210 .

ABODO L., FEDOROV A. YU., KUZNETSOVA N. R., OSCHKINAT H., PROKOP A., SCHMALZ H.-G., SITNIKOV N. S., SUTORIUS H., SVIRSHCHEVSKAYA E. V., THOMOPOULOU P., VELDER J., VODOVOZOVA E. L., ZAPKE J. — 2013 г.

Colchicine site binders – blockers of tubulin polymerization – are potential antimitotic agents for anticancer therapy. To reduce their systemic toxicity and improve biodistribution, encapsulation in nanosized liposomes may be employed. Liposomes present a convenient means for preparation of injectable formulations of hydrophobic compounds, however colchicine as such is known to leak through the lipid bilayer. In this study, newly synthesized triazole-containing analogues of colchicine and allocolchicine, and their palmitic and oleic esters (lipophilic prodrugs) were tested for anti-proliferative activity and apoptosis-inducing potential. In contrast to colchicine conjugates, whose activities ranged with those of colchicine, allocolchicine derivatives exhibited drastically lower effects and were discarded. Liposomes of about 100 nm in diameter composed of egg phosphatidylcholine – yeast phosphatidylinositol – palmitic or oleic prodrug, 8 : 1 : 1, by mol, were prepared by standard extrusion technique and tested in a panel of four human tumor cell lines. Liposome formulations preserved the biological activities of the parent colchicinoid the most towards human epithelial tumor cells. Moreover, liposomal form of the oleoyl bearing colchicinoid inhibited cell proliferation more efficiently than free lipophilic prodrug. Due to substantial loading capacity of the liposomes, the dispersions contain sufficient concentration of the active agent to test wide dose range in experiments on systemic administration to animals.

FENG LI, HENG WANG, LONG LI, RONGJUN FANG, WEI TONG, WEIGUO ZHAO, YINGHUA ZHANG, YUHUA WANG, ZHAOYUE LIU — 2013 г.

Methionine sulfoxide reductase plays a regulatory role in plant growth and development, especially in scavenging reactive oxygen species by restoration of the oxidation of methionine in protein. A full-length cDNA sequence encoding methionine sulfoxide reductase (MSR) from mulberry, which we designated MMSR, was cloned based on mulberry expressed sequence tags (ESTs). Sequence analysis showed that the MMSR is 810 bp long, encoding 194 amino acids with a predicted molecular weight of 21.6 kDa and an isoelectric point of 6.78. The expression level of the MMSR gene under conditions of drought and salt stresses was quantified by qRT-PCR. The results show that the expression level changed significantly under the stress conditions compared to the normal growth environment. It helps us to get a better understanding of the molecular basis for signal transduction mechanisms underlying the stress response in mulberry.