Том 50, № 4 (2024)

Я во многих популярных статьях говорил о Юрии Анатольевиче. У меня с ним более 30 общих публикаций. В частности, более десяти – по РНК-полимеразе:, пять – по АТФ-азе, одна (из трех) посвящена фотоаффиной модификации активных центров РНК-полимеразы; восемнадцать статей и патентов по интерферонам, в десяти из которых участвует Юрий Анатольевич: шесть наиболее существенных, семь статей и патентов (в трех из которых участвует Юрий Анатольевич) посвящены проблеме вакцины против вируса гепатита А.

Я был в составе команды, получившей Государственную премию СССР в 1981 г. за работы по РНК-полимеразе, возглавлявшиеся Юрием Анатольевичем. Также следует отметить, что при активном содействии Ю. А. Овчинникова было организовано промышленное производство интерферона, который я назвал Реаферон (рекомбинантный альфа интерферон), и я вместе другими участниками этой непростой работы был удостоен Ленинской премии. Реаферон продается в аптеках по сей день и будет в употреблении еще очень долго. Я привел эти данные, чтобы было ясно, насколько у нас было тесное сотрудничество.

Убиквитинирование является одной из самых распространенных посттрансляционных модификаций белков, оказывающей значительное влияние на их функции, такие как стабильность, активность и клеточная локализация. Нарушения убиквитинирования и деубиквитинирования связаны с различными онкологическими и нейродегенеративными заболеваниями. Сложность убиквитиновых сигналов – моноубиквитинирование и полиубиквитинирование с разной длиной и различными типами связей между убиквитинами – определяет их универсальность и способность регулировать сотни клеточных процессов. Для глубинного понимания механизмов сборки и разборки, детектирования убиквитиновых цепей и передачи ими сигнала требуются новейшие биохимические, масс-спектрометрические и вычислительные методы. Последние научные достижения позволяют идентифицировать убиквитинирование белков и структуру цепей убиквитина, однако в этой области все еще остается немалое количество непроясненных вопросов. Настоящий обзор посвящен детальному анализу текущего понимания архитектоники убиквитиновых цепей.

У веществ природного происхождения во множестве исследований подтверждено выраженное сродство к мишеням, ответственным за развитие патологических процессов при сахарном диабете 2-го типа. На данный момент растет интерес к биоактивным пептидам и низкомолекулярным соединениям, обнаруженным в растительных экстрактах и водорослях, морской фауне, как к высокоэффективным, безопасным и многообещающим противодиабетическим средствам. Биоактивные пептиды и фитотерапевтические препараты могут стать хорошей альтернативой имеющимся средствам для лечения сахарного диабета 2-го типа. В обзоре описаны способы снижения инсулинорезистентности и повышения чувствительности тканей к глюкозе через PTP1β (протеинтирозинфосфатазу 1β), GLP-1R (рецептор глюкагоноподобного пептида), DPP-4 (дипептидилпептидазу-4), AMPK (аденозинмонофосфат-активированную протеинкиназу) и MAPK (митоген-активированную протеинкиназу). Представлены способы регулирования ожирения и развития окислительного стресса через CCN3 (сверхэкспрессируемый ген нефробластомы), PPAR-γ (γ-рецептор, активируемый пролифератором пероксисом), NRF2 (ядерный фактор, связанный с эритроидным фактором 2), FFA (свободные жирные кислоты), FFAR (рецепторы свободных жирных кислот), 11β-HSD1 (11β-гидроксистероиддегидрогеназу). Рассмотрено регулирование гипергликемии через ингибиторы α-амилаз, регулирование накопления и расходования глюкозы через GFAT (глутаминфруктозо-6-фосфатаминотрансферазу), FOXO1 (фактор транскрипции, кодируемый геном FOXO1), GLUT4 (глюкозный транспортер 4-го типа), PGC-1α (коактиватор 1α-рецептора, активируемого пролифераторами пероксисом). В обзоре рассмотрено применение низкомолекулярных и пептидных соединений из природных источников, которые являются модуляторами мишеней и сигнальных путей in vitro и in vivo, участвующих в развитии сахарного диабета 2-го типа.

За последние десятилетия оптическая микроскопия претерпела значительные изменения благодаря преодолению дифракционного предела оптического разрешения и развитию методов визуализации с высоким разрешением, которые объединили под термином флуоресцентная наноскопия. Такие подходы позволяют исследователям наблюдать биологические структуры и процессы с наномасштабным уровнем детализации, раскрывая их ранее скрытые особенности и помогая отвечать на фундаментальные биологические вопросы. Среди передовых методов флуоресцентной наноскопии можно выделить STED (Stimulated Emission Depletion Microscopy), STORM (STochastic Optical Reconstruction Microscopy), PALM (Photo-activated Localization Microscopy), TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence), SIM (Structured Illumination Microscopy), MINFLUX (Minimal Photon Fluxes), PAINT (Points Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography) и RESOLFT (REversible Saturable Optical Fluorescence Transitions) и др. Большинство указанных методов позволяют получать объемные (3D) изображения исследуемых объектов. В данном обзоре рассмотрены принципы этих методов, их достоинства и недостатки, а также применение в биологических исследованиях.

α-Нейротоксины скорпионов – классические лиганды потенциал-чувствительных натриевых каналов, ингибирующие их инактивацию. Сила этого эффекта зависит от организма и изоформы каналов, а точные механизмы, объясняющие различия в активности, пока еще не известны. Ранее мы показали, что α-токсинам скорпионов свойственно модульное строение. Они состоят из консервативного, структурно устойчивого сердцевинного модуля и лабильного модуля специфичности, который обладает высокой вариабельностью и определяет селективность в отношении разных каналов. При этом у токсинов, предпочтительно воздействующих на каналы млекопитающих (“млекотоксинов”), мы отметили более высокую подвижность модуля специфичности по сравнению с инсектотоксинами, высокоактивными в отношении насекомых. Мы предположили, что эта подвижность у млекотоксинов увеличена благодаря двум консервативным остаткам глицина, ограничивающим N-концевую петлю модуля специфичности. Для проверки этого предположения мы получили производное нейротоксина BeM9 из яда скорпиона Mesobuthus eupeus с двумя заменами аминокислотных остатков в соответствующих позициях на глицин (A4G и Y17G). Неожиданно оказалось, что полученный нами полипептид BeM9^GG утратил активность в отношении изоформы каналов Na_v1.5, характерной для сердечной мускулатуры млекопитающих. Сравнение двух известных структур комплексов потенциал-чувствительных натриевых каналов с токсинами скорпионов позволило объяснить наблюдаемый эффект. Мы предполагаем существенную роль мембраны во взаимодействии токсинов с изоформой Na_v1.5.

Большинство современных методов терапии рака неспецифичны и оказывают побочное вредное воздействие на организм. В настоящее время разрабатываются методы нацеленной терапии рака, в частности с применением адресных пептидов, избирательно связывающихся с раковыми клетками. Цель настоящей работы – изучение перспектив применения пептида pHLIP, связывающегося с раковыми клетками при пониженном рН, в составе рекомбинантных белково-пептидных конструкций для диагностики и адресной терапии рака. Получены гибридные структуры на основе флуоресцентного белка EGFP и линкерной последовательности, соединяющей флуоресцентный белок с двумя различными вариантами pHLIP. Изучено влияние различных линкеров на рН-зависимое связывание конструкций с клетками, а также на эффективность синтеза хромофора EGFP в составе гибридной конструкции.

Синтезирован и исследован ряд гистидин-содержащих синтетических антигрибковых пептидов c “линейным” типом амфипатичности (САМП-ЛТА) (F2Hx, H10F2, H10, где x = 7, 10, 13 и 16), проведен скрининг антигрибковой и гемолитической активности этих гистидин-содержащих пептидов. Показано, что представленные гистидин-содержащие САМП-ЛТА способны эффективно подавлять рост условно-патогенных грибов Candida albicans и обладают низкой гемолитической активностью, в большинстве случаев не превышающей 10% даже при их относительно высокой (400 мкМ) концентрации в среде, содержащей эритроциты. Антигрибковая активность исследованных САМП-ЛТА возрастает с увеличением количества остатков гистидинов в их составе, достигая максимального значения для гистидин-содержащего пептида F2H16 (МПК₅₀ = 1.0 мкМ). Показано, что с увеличением длины цепи пептидов растет также их гемолитическая токсичность. В плане терапевтической значимости оптимальными в представленном ряду пептидов оказались САМП-ЛТА F2H10 и F2H13, обладающие более высокой селективностью, чем короткие или более протяженные их аналоги F2H7 или F2H16. Значения терапевтического индекса (ТИ) для этих пептидов составили 233, 247, 79 и 60 соответственно. Показано, что гистидин-содержащие производные САМП-ЛТА с остатками фенилаланина на N-конце пептида (F2H10) проявляют меньшую эффективность по сравнению с аналогичными пептидами (H10F2), содержащими остатки фенилаланина на C-конце. Среди исследованных пептидов наиболее активным оказался пептид H10 (МПК₅₀ = 0.7 мкМ), не содержащий остатков фенилаланина, который по своей антигрибковой активности не только эффективнее всех остальных гистидин-содержащих пептидов, в том числе и пептида F2H16 с 16 остатками гистидина, но и в 4–5 раз эффективнее антигрибкового пептида P113 (МПК₅₀ = 3.4 мкМ) короткого активного фрагмента природного Hst 5, хорошо известного из литературы. Благодаря своей относительно низкой гемолитической и высокой антигрибковой активности, представленные гистидин-содержащие САМП-ЛТА обладают относительно высокими значениями ТИ (ТИ > 60). Среди всех исследованных пептидов H10 и P113 обладают минимальными (практически нулевыми) значениями гемолитической активности. Однако вследствие своей более высокой антигрибковой активности селективность пептида H10 (ТИ > 1400) превышает селективность пептида P113 (ТИ > 340) более чем в 4 раза. Таким образом, пептид H10 благодаря его высокой антигрибковой активности, низкой гемолитической токсичности и, соответственно, высокой терапевтической значимости может использоваться в качестве перспективного антигрибкового пептидного препарата.

Синтезированы две пары Cy5-меченных трифосфатов dU и dC с аналогичными электронейтральными структурами флуорофора, различающиеся длиной углеводородного линкера между флуорофором и азотистым основанием. Проведен сравнительный анализ их субстратного поведения в варианте изотермической амплификации ДНК по типу катящегося кольца (RCA) с использованием ДНК-полимеразы Bst 3.0. Установлено, что нуклеотиды с длинным линкером между флуорофором и пиримидиновым основанием эффективнее встраиваются в растущую цепь ДНК, в то время как нуклеотиды с коротким линкером меньше ингибируют RCA. В каждой из пар dU и dC с аналогичными флуорофорами и линкерами большую плотность встраивания демонстрировали флуоресцентно-меченные производные уридина. Установлено, что при одновременном встраивании меченых dU и dC ингибирующий эффект не суммируется. Это дает основания для более внимательного изучения различных вариантов Cy5-dC с целью повышения чувствительности анализа при одновременном введении меченых dU и dC.