Модифицированные пептиды для изучения механизма действия и повышения эффективности пептидов семакса, селанка и проглипрола
Аннотация
Проект направлен на решение задач комплексного проекта по раскрытию механизмов биологической активности терапевтически значимых пептидов семакса, селанка и проглипролола. Он включает: 1) исследование механизма нейропротективного действия; 2) определение механизмов ингибирующего влияния на опухолевые клетки, полученные из опухолей головного мозга или их метастазов; 3) изучение взаимодействия этих пептидов с клеточной мембраной и внутриклеточными структурами. Для решения этих задач будут синтезированы флуоресцентномеченные аналоги указанных пептидов и субстраты для синтеза липофильных аналогов пептидов с тритиевой меткой. Задача повышения эффективности и тропности к нервной ткани семакса, селанка и проглипрола будет решена с помощью введения остатка докозагексаеновой кислоты, способной облегчить транспорт пептида в головной мозг, а также присоединения к пептидам молекул нейротрансмиттеров дофамина, гамма-аминомасляной кислоты или донора оксида азота из группы органических нитратов. Будут использованы современные методы биоорганической химии, нейрохимии, медицинской химии, нейробиологии, цитологии. Основными результатами проекта станут: 1) установление механизмов нейрозащитного действия семакса, селанка и проглипрола на уровне клеточных белковых мишеней; 2) выявление путей ингибирования роста раковых клеток этими пептидами; 3) создание нового поколения биоактивных пептидов, содержащих дополнительные молекулярные фрагменты нейротрансмиттеров и доноры оксида азота; 4) создание новых флуоресцентномеченных пептидов для визуализации их взаимодействия со структурными компонентами клеток. Эти результаты являются неотъемлемой частью комплексного проекта и будут получены в тесной кооперации с другими участниками комплексного проекта. Уровень полученных результатов будет соответствовать мировому в данной области исследования, а в некоторых случаях будет определять его.
Отчёт 2015 г. итоговый
Аннотация
Научный проект направлен на выяснение механизмов действия терапевтически значимых пептидов семакс, селанк и проглипрол и разработку на их основе более эффективных лекарственных препаратов.
Для выявления механизма действия указанных пептидов, а именно ответа на вопрос как они транспортируются и распределяются в клетках, созданы новые оригинальные молекулярные инструменты: пептиды семакс, селанк и проглипрол с флуоресцентной меткой. С их помощью удалось впервые показать, что транспорт в клетки - специфический, активный и зависит от температуры, а его характеристики определяются строением пептидной молекулы, а не флуоресцентной меткой. Для разных пептидов отмечена различная локализация в клетках: проглипрол локализуется преимущественно в зоне эндоплазматического ретикулума, более длинные селанк и семакс накапливаются точечно, предположительно, в везикулах. Пептиды по-разному транспортируются в клетки феохромоцитомы и глиомы и эти отличия могут достигать 2000 раз.
Для разработки прототипов новых лекарственных препаратов, специфическое действие которых превосходит активность исходных пептидов, использована концепция мультитаргетных препаратов. В рамках этой концепции была сформулирована и подтверждена результатами проведённых исследований гипотеза, что создание на основе терапевтически значимых пептидов гибридных соединений, содержащих дополнительно биоактивные липиды и(или) нейромедиаторы, приводит к повышению специфической активности соединений и способно также выявлять новые потенциально полезные свойства гибридных молекул, например, цитотоксичность по отношению к раковым клеткам. Найдены соотношения между способом модификации молекулы пептида и результирующей биологической активностью. Так, установлено, что: модификация пептида по N-концу введением остатка жирной кислоты усиливает биологическую активность пептида, в частности, его способность ингибировать агрегацию тромбоцитов человека или оказывать нейропротективное действие; присоединение остатка дофамина существенно усиливает его нейрозащитные свойства пептида ; одновременная модификация по N - и C-концам молекулы проглипрола приводит к веществам с высокой цитотоксичностью для трансформированных клеток. Обнаружение цитотоксической активности у модифицированного пептида является существенным расширением возможной области применения модифицированных пептидов.
Исследован механизм цитотоксической активности бис-замещенного проглипрола в отношении клеток глиомы C6 и доказано, что от включает стадию активации NO-синтазы и генерации активных форм кислорода. Кроме того, показано, что длительная инкубация клеток глиомы C6 с бис- замещенным проглипролом приводит к образованию линии, устойчивой не только к действию отбирающего агента, но и других цитотоксических агентов из семейства ацилдофаминов, но в тоже время повышается их чувствительность к другим цитостатикам.
В качестве задела для будущих исследований по созданию новых более эффективных препаратов на основе модифицированных пептидов, показано в опытах in vivo, что гибридные соединения, содержавшие остаток GABA, оказывают физиологический эффект по GABA-ергическому механизму.
Таким образом, цикл исследований по проекту в рамках комплексного Научного проекта существенно способствовал достижению целей всего проекта, внес заметный вклад в раскрытие механизмов действия пептидов на клеточном уровне и решил задачу по разработке перспективных пептидных препаратов следующего поколения.
Работа проведена при тесном научном взаимодействии трѐх участников проекта (ИМГ, ИБХ, НЦЗД).
Библиография
Монографии
1. Бобров М.Ю., Грецкая Н.М., Акимов М.Г., Безуглов В.В. Нейролипины – эндогенные нейропротекторы при ишемии мозга и основа для создания новых гибридных мультифункциональных препаратов / в кн. Нейродегенеративные заболевания: от генома до целостного организма. В 2-х томах. Том 2 / Под ред. М.В. Угрюмова. – М.: Научный мир, 2014. С. 726–762.
2. Bezuglov V.V., Akimov M.G., Gretskaya N.M., Surin A.M., Pinelis V.G., Shram S.I., Vyunova T.V., Shevchenko K.V., Andreeva L.A., Myasoedov N.F. The Study of the Neurotropic Peptides Role in Cell Responses Regulation. / In Horizons in Neuroscience Research. 2015 — V. 21. — P. 151–170.
3. Bobrov M.Yu., Akimov V.G., Gretskaya N.M., Serkov I.V., Barskov I.V., Khaspekov L.G., BezuglovV.V. Endocannabinois, endovanilloids and related neurolipins as multifunctional protective lipids. / In: Endocannabinoids. Editor: Terry Garza. Nova Science Publishers, Inc. — 2015. — Ch. 3. — P. 43–72.
Статьи
4. Вьюнова Т.В., Андреева Л.А., Шевченко К.В., Шевченко В.П., Бобров М.Ю., Безуглов В.В., Мясоедов Н.Ф. Особенности специфического связывания пентапептида HFPGP, меченного по концевому остатку пролина, с плазматическими мембранами нервных клеток головного мозга крысы. // Доклады Академии наук. — 2014. — Т. 456. — № 4. — С. 490–493.
5. Безуглов В.В., Грецкая Н.М., Васильева Т.М., Петрухина Г.Н., Андреева Л.А., Мясоедов Н.Ф., Макаров В.А. Антиагрегационная активность конъюгатов арахидоновой кислоты и нейротропных пептидов проглипрола и семакса. // Экспериментальная и клиническая фармакология. — 2014. — Т. 77. — № 6. — С. 30–32.
6. Akimov M.G., Ashba A.M., Gretskaya N.M., Bezuglov V.V. Some aspects of the mechanism of cell death induction by the lipids of N-acyl dopamine family in the PC12 cancer cell line. // Anticancer Res. — 2014. — V. 34. — P. 5797–5780.
7. Мирзоян Р.С., Ганьшина Т.С., Гнездилова А.В., Ковалёв Г.И., Фирстова Ю.Ю., Безуглов В.В/, Грецкая Н.М. ГАМК-ергический компонент в механизме цереброваскулярного противоишемического эффекта докозагексаеновой кислоты. // Экспериментальная и клиническая фармакология. —2015. — Т. 78. — № 1. — C. 16–20.
8. Мирзоян Н.Р., Хостикян Н.Г., Степанян А.Г., Акопян А.А., Алиханян К.Б., Меликсетян В.С., Багдасарян Н.А., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Изучение нейропротекторной активности конъюгата ГАМК с арахидоновой кислотой в условиях локальной перманентной ишемии головного мозга у крыс. // Экспериментальная и клиническая фармакология. — 2015. — Т. 78 (6). — С. 7–11.
9. Акимов М.Г, Грецкая Н.М., Синицына И.А., Ефремова А.С., Андреева Л.А., Шрам С.И., Безуглов В.В., Мясоедов Н.Ф. Синтез нового флуоресцентного аналога проглипрола исследование механизмов его транспорта в культивируемые клетки феохромоцитомы PC12 крысы.// Доклады Академии наук. — 2015. — Т. 460. — № 2. — С. 224–227.
10. Akimov M.G., Gretskaya N.M., Zinchenko G.N., Bezuglov V.V. Cytotoxicity of endogenous lipids N -acyl dopamines and their possible metabolic derivatives for human cancer cell lines of different histological origin. // Anticancer Research. — 2015. — V. 35. — P. 2657–2662.
11. Ашба А.М., Акимов М.Г., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Ацилдофамины вызывают гибель клеток феохромоцитомы PC12 за счет индукции генерации оксида азота и окислительного стресса. // Доклады Академии наук. — 2016. — 567. — № 1. — С. 1–4.
12. Мирзоян Р.С., Ганьшина Т.С., Топчан А.В., Хайлов Н.А., Курдюмов И.Н., Ковалёв Г.И., Зимин И.А., Фирстова Ю.Ю., Васильева Е.В., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Различие в цереброваскулярных и противоишемических эффектах дофамина, докозагексаеноилдофамина и конъюгата ГАМК с докозагексаеноилдофамином эффектах // Хим. фарм. журнал. — 2015. — Т. 49 (№10). — С. 19–24.
Статьи в сборниках
13. Грецкая Н.М., Безуглов В.В., Андреева Л.А., Мясоедов Н.Ф. Ацилированные производные ноотропного пептида проглипрола. / В сб. Липидология – наука XXI века: I Международная научно практическая Интернет - конференция: материалы конф. (Казань, 26 ноября 2013 г.) / Казань: ИП Синяев Д. Н. 2013. С. 64–67.
14. Акимов М.Г., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Докозагексаноилдофамин индуцирует дифференцировку в клетках крысиной глиомы линии C6. / В сб. II Всероссийская научная Интернет - конференция с международным участием: материалы конф. (Казань, 11 ноября 2014 г.) / Сервис виртуальных конференций Pax Grid; сост. Синяев Д. Н. - Казань: ИП Синяев Д.Н. — 2014. С. 7–12.
15. Пинелис В.Г, Шрам С.И., Сторожевых Т.П., Сурин А.М., Тимофеева А.В., Львов А.М., Громыко О.Е., Безуглов В.В., Грецкая Н.М., Андреева Л.А., Мясоедов Н.Ф. Влияние глипролинов на нарушения кальциевого гомеостаза и функции митохондрий в нейронах мозжечка при глутаматной нейротоксичности и в клетках PC12 при окислительном стрессе. // Рецепторы и внутриклеточная сигнализация. Сборник статей. Том 2. / Под редакцией В.П. Зинченко, А.В. Бережнова – Пущино: цифровая типография Fix-Print, 2015. – С. 660–664.
16. Безуглов В.В., Грецкая Н.М., Акимов М.Г., Ашба А.М., Андреева Л.А., Мясоедов Н.Ф. Новые производные терапевтически значимых пептидов из синактона семакса. / Химическая наука: современные достижения и историческая перспектива. III Всероссийская научная Интернет-конференция с международным участием : материалы конф. (Казань, 31 марта 2015 г.). Сервис виртуальных конференций Pax Grid; сост. Синяев Д. Н. - Казань : ИП Синяев Д. Н. — 2015. — С. 10–16.
Тезисы докладов
17. Akimov M.G., Gretskaya N.M., Zinchenko G.N., Bezuglov V.V. Acyl-dopamine-resistant glioma C6 cell line. // Acta Naturae. — 2014. — Special issue № 1 — P. 13.
18. Gretskaya N.M., Akimov M.G., Lavrova A.V., Bezuglov V.V. Synthesis of BODIPY labelled nootropic peptides PGP, HFPGP and MEHFPGP and their transport to pheochromocytoma cell line PC12. // Acta Naturae. — 2014. — Special issue № 1 — P. 24.
19. Акимов М.Г., Фомина-Агеева Е.В., Дейгин В.И., Безуглов В.В. Новые экспериментальные системы для изучения протеолиза терапевтически значимых белков и пептидов. / Протеолитические ферменты: структура, функции, эволюция. VII Всероссийская конференция (Петрозаводск, 30 июня - 4 июля 2014 г.): Тез. докл. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2014. C. 78.
20. Akimov M. G., Ashba A. M., Gretskaya N. M., Andreeva L. A.,. Myasoedov N. F, Bezuglov V. V. Proglyprol conjugates with docosahexaenoic acid and dopamine induce neuromorphogenesis in C6 glioma and PC12 pheochromocytoma cell lines. // FEBS Journal — 2015. —V. 282 (Suppl. 1). — P. 171.
21. Akimov M.G., Ashba A.M., Gretskaya N.M., Zinchenko G.N., Bezuglov V.V. Morphogenetic effect of N-docosahexaenoyl dopamaine on PC12 and C6 cell lines. / Russian-German BioTech-2015. (Pushchino, November 18, 2015). Programme and abstract collection. — 2015. — P. 12–14.
22. Akimov M. Bioactive lipids of N-acyl dopamine family induce cancer cell apoptosis via oxidative stress and nitric oxide. / 2015 CIS-Korea Conference on 5cience and Technology. July 19-21,2015. Moscow. Proceedings. / Moscow: Publishing House of MIS&S. — 2015. — P. 92–93.