ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Поиск соединений, уменьшающих патологическое действие агрегатов амилоидогенных белков
В соответствии с поставленными целями на первом этапе выполнения проекта были исследованы условия образования олигомерных форм, а также амилоидных и неупорядоченных агрегатов, из мономерных рекомбинантных овечьих прионов ARR и VRQ, ассоциированных соответственно с устойчивостью и восприимчивостью к болезни «скрепи», с помощью различных физико-химических методов и, прежде всего, лазерного динамического светорассеяния. Было показано, что оба аллельных варианта овечьего прионного белка проявляют одинаковую способность к термоагрегации, при этом размер получаемых агрегатов практически одинаков. В присутствии же шаперонина GroEL прион VRQ проявляет значительно более высокую способность к термоагрегации, чем прион ARR. При взаимодействии с агрегатами прионов при 45оС шаперонин GroEL частично разрушает их до агрегатов меньших размеров, но при этом способствует формированию крупных агрегатов размером более 10000 нм. Таким образом, по-видимому, шаперонин GroEL является центром инициации термоагрегации прионного белка и именно особенностями взаимодействия шаперонов с разными формами прионов может быть обусловлена восприимчивость животных к этому заболеванию. Были изучены особенности агрегации нативного бета-казеина молока, а также его рекомбинантных форм (мутантных форм с введенными остатками цистеина). Было обнаружено, что N-концевой мутант ?-казеина димеризуется медленнее, чем С-концевой, причем скорость димеризации возрастает с повышением температуры. Температура мицеллообразования ниже в случае димерной формы N-концевого мутанта, чем для его мономерной формы и рекомбинантного казеина дикого типа. Таким образом, присутствие димерной формы N-концевого мутанта в смеси казеинов может влиять на размеры мицелл и на их аллергенность. Были исследованы различные синтетические полиэлектролиты поликатионной и полианионной природы и показано, что полистиролсульфонат натрия может быть использован в качестве соединения, эффективно разрушающего агрегаты прионов и казеинов. Эти наблюдения позволяет моделировать процессы формирования агрегатов амилоидогенных белков и начать поиск природных полиэлектролитов, обладающих антиагрегационным действием. Было показано, что рекомбинантные прионы и пептиды бета-амилоидов склонны образовывать амилоидные структуры при добавлении к ним фосфолипидов и денатурированных белков, а также при взаимодействии друг с другом. Следовательно, режим питания и, особенно, использование биологически активных добавок, содержащих как различные низкомолекулярные соединения, так и олигопептиды, могут оказывать трудно предсказуемое (как положительное, так и отрицательное) влияние на развитие нейродегенеративных заболеваний. Обнаруженные особенности формирования амилоидных структур важны при исследовании нейродегенеративных заболеваний (особенно, болезни Альцгеймера и Паркинсона), так как выяснение корреляций между особенностями питания и распространенностью этих болезней может не только дать практические рекомендации для их профилактики, но и глубже понять механизмы развития амилоидозов.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
3 | 1 января 2010 г.-31 декабря 2010 г. | Поиск соединений, уменьшающих патологическое действие агрегатов амилоидогенных белков |
Результаты этапа: В соответствии с поставленными целями проекта проведено изучение особенностей формирования амилоидных агрегатов из естественно развернутых белков (овечьих прионов и, в качестве модели, различных типов казеина молока). Показано, что термоагрегация приона приводит к амилоидогенной трансформации через образование малых олигомеров. Фосфолипиды (в частности фосфоинозитол) в зависимости от концентрации могут либо приводить к амилоидогенной агрегации приона в случае мицеллярных концентраций (500 мкМ), либо вызывать образование крупных аморфных агрегатов с неизмененной структурой для концентраций 0,5 – 50 мкМ. При исследовании роли дисульфидных связей, образующихся при гомоцистеинилировании белков, в формировании амилоидных структур установлено, что такая модификация ?S1- и ?-казеинов приводит к возникновению крупных сферических агрегатов, содержащих казеины с измененной вторичной структурой, а гомоцистеинилированный ?-казеин не только проявляет амилоидоподобные свойства, но и формирует фибриллы. Гомоцистеинилирование приона также приводит к агрегации, сопровождающейся изменениями структуры амилоидогенного характера. Исследована роль шаперонов (бактериального GroEL, эукариотических TRiC/CCT и Hsp70) в формировании амилоидных структур. При изучении особенностей амилоидной трансформации рекомбинантных овечьих прионов ARR и VRQ, ассоциированных соответственно с устойчивостью и восприимчивостью к болезни «скрепи», установлено, что шаперонин GroEL является центром инициации термоагрегации прионного белка и именно особенностями взаимодействия шаперонов с разными формами прионов может быть обусловлена восприимчивость животных к этому заболеванию. Показано также, что GroEL осуществляет амилоидогенную трансформацию прионов в функционально активной конформации и только в присутствии АТФ, тогда как эукариотический TRiC/CCT – АТФ-независимым способом. Полученные результаты указывают, что в зависимости от своего функционального состояния шапероны способны разрушать агрегаты прионов или участвовать в конверсии прионов в амилоидные формы. Показано, что ряд низкомолекулярных соединений (природные полигидрокси-1,4-нафтахиноны), а также синтетические и природные полиэлектролиты, обладают способностью предотвращать блокирование шаперонов необратимо денатурированными белками, вызывая увеличение функциональной активности эукариотических шаперонов. Установлено, что полисульфоанионы (синтетические, природные и модифицированные природные) могут быть использованы для предотвращения агрегации белков, а также для растворения амилоидных агрегатов (в том числе, «телец включения»). Таким образом, на основании полученной информации о механизмах амилоидоной трансформации белков могут быть предложены новые подходы к профилактике и лечению нейродегенеративных заболеваний амилоидной природы, основанные на активации системы шаперонов организма человека (TRiC/CCT и Hsp70), подавлении шаперонинов микрофлоры кишечника, предотвращении гомоцистеинилирования, использовании антиоксидантов для деблокирования шаперонов и применении природных сульфоанионов (в первую очередь, гепарина) для разрушения амилоидных образований. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".