Том 9, № 2 (2017)

Глутамилэндопептидазы (ГЭПазы) - ферменты, относящиеся к структурной группе химотрипсина и предпочтительно гидролизующие связи α-карбоксильных групп глутаминовой кислоты. Несмотря на многолетнюю историю исследований, структурные детерминанты, определяющие строгую субстратную специфичность ГЭПаз, остаются невыясненными. В обзоре обобщены данные о молекулярных механизмах, лежащих в основе субстратных предпочтений ГЭПаз, а также кратко рассмотрены современные направления изучения этих ферментов.

С появлением методов полногеномного анализа стало возможным широкомасштабное изучение распределения транскрипционных факторов на регуляторных элементах в геноме (энхансерах, промоторах, сайленсерах и инсуляторах), а также выявление ключевых принципов организации хромосом. Однако белковые факторы, отвечающие за архитектуру хромосом и организацию регуляторных доменов, остаются почти неисследованными. В настоящем обзоре предпринята попытка обобщить данные, которые касаются обширного класса белков, имеющих кластеры доменов цинковых пальцев С2Н2-типа (С2Н2-белки). К этому классу относится хорошо исследованный консервативный белок CTCF, ключевой, согласно современным представлениям, для формирования архитектуры хромосом позвоночных. Отличительными особенностями С2Н2-белков являются специфичное и эффективное связывание с уникальными длинными последовательностями ДНК и быстрое распространение в процессе эволюции в пределах таксонов. Приведенные в обзоре данные позволяют предложить модель, согласно которой многие С2Н2-белки выполняют функции, сходные с СTCF в организации архитектуры хромосом.

C использованием флуоресцентной конфокальной микроскопии гигантских одноламеллярных липосом, изготовленных из тройных смесей, содержащих холестерин (Хол), фосфолипиды с низкой (ДОФХ, ПОФХ или ДПОФХ) и липиды с высокой (сфингомиелин (СМ) или тетрамиристоилкардиолипин (ТМКЛ)) температурой плавления ацильных цепей, изучены паттерны фазового разделения везикул в мембранах до и после введения в суспензию биологически активных низкомолекулярных соединений амфифильной природы, называемых дипольными модификаторами. Показано, что независимо от вида тугоплавкого липида в ряду ПОФХ, ДОФХ и ДПОФХ содержание липосом, демонстрирующих фазовое разделение, уменьшается. При замене в составе везикул тугоплавкой компоненты, СМ на ТМКЛ, наблюдается усиление фазовой сегрегации липидов. Учитывая, что первый случай соответствует уменьшению толщины мембранных областей, обогащенных легкоплавкими фосфолипидами и находящихся в неупорядоченной жидкой фазе, а второй - снижению толщины упорядоченных липидных доменов, включающих различные тугоплавкие липиды, полученные результаты позволяют связывать сценарий доменной организации везикул с величиной несоответствия между толщиной углеводородного остова мембраны в упорядоченном и неупорядоченном состоянии. Дипольные модификаторы, флавоноиды и стирилпиридиновые красители, ослабляют фазовую сегрегацию мембран, включающих СМ, Хол, ПОФХ или ДОФХ. Остальные протестированные трехкомпонентные липидные системы к действию модификаторов практически не чувствительны. Выдвинуто предположение о связи наблюдаемых эффектов со способностью дипольных модификаторов влиять на величину несоответствия между толщиной мембраны в различном агрегатном состоянии за счет разжижения неупорядоченных и (или) упорядоченных липидных доменов при погружении в мембрану, глубина которого зависит от гидрофобности молекул модификаторов, формы липидов, образующих домены, и плотности их упаковки. Наибольший эффект среди проверенных модификаторов вызывает флоретин, RH 421 и RH 237.

Изучено влияние различных веществ на бактериолитическую активность интерлейкина-2 и лизоцима куриного яйца. Показано, что глицин и лизин не влияют на активность интерлейкина-2. Влияние этих аминокислот на лизоцим характеризуется колоколообразной зависимостью с максимумом при 1.5 и 18 мМ для глицина и лизина соответственно. Аргинин и глутамат активируют и интерлейкин-2, и лизоцим, проявляя концентрационную зависимость, близкую к гиперболической. Ароматические аминокислоты практически не влияют на активность обоих белков. Ароматические амины триптамин и тирамин активируют интерлейкин-2, но ингибируют лизоцим. Пептидные антибиотики действуют на интерлейкин-2 и лизоцим сходным образом с максимумом в области микромолярных концентраций. Таурин практически не влияет на интерлейкин-2 и лизоцим. Милдронат не влияет на лизоцим, но активирует интерлейкин-2, максимальный эффект достигается при концентрации эффектора 3 мM. EDTA в концентрации 0.15 мМ и выше вызывает активацию как интерлейкина-2, так и лизоцима.

Коморбидность сахарного диабета с когнитивными нарушениями и депрессивно-подобными состояниями, а также роль дефицита фактора роста нервов (NGF) в патогенезе этих состояний хорошо известна. Нами изучено действие соединения ГК-2 (гексаметилендиамид-бис-(N-моносукцинил-глутамил-лизина)), оригинального димерного аналога NGF, на мышей C57Bl/6 со стрептозотоциновым диабетом типа 2. ГК-2, сконструированный ранее в НИИ фармакологии на основе структуры β-изгиба 4-й петли NGF, обладает способностью имитировать эффекты нативного NGF, в том числе нейропротективный. Показано, что ГК-2 как при внутрибрюшинном (в дозе 0.5 мг/кг), так и пероральном (в дозе 5 мг/кг) введении устраняет гипергликемию, вызванную стрептозотоцином (100 мг/кг), восстанавливает число (%) животных, обучившихся в водном лабиринте Морриса, и ослабляет выраженность депрессивноодобного состояния. Перспективность фармакологической разработки ГК-2 обусловлена сочетанием его антидиабетического эффекта с положительным воздействием на когнитивные функции и антидепрессивные свойства, а также сохранением активности при пероральном введении. ГК-2, как показано ранее, селективно активирует один из двух основных сигнальных путей, путь PI3K/Аkt, поэтому можно предположить, что Аkt-сигнализации достаточно для поддержания функционирования β-клеток. Наличие у ГК-2 как нейропротективной, так и антидиабетической активности согласуется с фундаментальной концепцией общности механизмов регуляции функций нейронов и β-клеток поджелудочной железы.