Том 7, № 1 (2015)

Интерес к теме старения не ослабевает на протяжении многих веков. Хотя современная медицина добилась значительного увеличения средней продолжительности жизни человека, старение остается во многом загадочным и, к сожалению, неизбежным процессом. Мы постарались кратко рассмотреть существующие теории и подходы к изучению старения.

В настоящее время сформировано представление об антимикробных пептидах (АМП) как о молекулярных факторах системы врожденного иммунитета, обеспечивающих универсальный и эволюционно древний способ защиты человека, животных и высших растений от инфекции. Обзор посвящен рассмотрению особенностей строения, биосинтеза и биологических функций АМП, пространственная структура которых представляет собой β-шпильку. Представители данного семейства АМП относятся к числу наиболее активных молекул животного происхождения с антибиотическими свойствами. Благодаря широкому спектру активности и устойчивости к факторам внутренней среды организма природные β-шпилечные АМП и их аналоги могут стать основой для создания лекарственных препаратов, способных найти применение в различных областях медицины.

Согласно данным рентгеноструктурного анализа, остаток Ala198, расположенный в коферментсвязывающем домене NAD+-зависимых формиатдегидрогеназ [КФ 1.2.1.2] (ФДГ) из бактерий Pseudomonas sp. 101 и Moraxella sp. C-1 (PseFDH и MorFDH соответственно), имеет неоптимальные значения углов ψ и φ. Методом направленного мутагенеза этот остаток был заменен на остаток Gly. Мутантные PseFDH A198G и MorFDH A198G экспрессировали в клетках Escherichia coli и получили в высокоочищенном (> 95% чистоты) виде. Исследование кинетики термоинактивации показало, что PseFDH A198G и MorFDH A198G в 2.5 раза более стабильны, чем соответствующие ферменты дикого типа. Анализ кинетических свойств свидетельствует, что введение замены A198G в PseFDH и MorFDH приводит к уменьшению величины Км по NAD+ с 60 до 35 и с 80 до 45 мкМ соответственно, в то время как величина Км по формиату остается неизменной. Замена A198G была введена также в мутантную PseFDH D221S, коферментная специфичность которой была изменена от NAD+ к NADP+. В этом случае также наблюдалось увеличение термостабильности, однако эффект на кинетические параметры был противоположным – константа Михаэлиса по NADP+ увеличилась с 190 до 280 мкМ, а по формиату возросла с 43 до 89 мМ. Полученные данные позволяют с высокой вероятностью предположить, что ФДГ из бактерий Pseudomonas sp. 101 ранее была NADP+-, а не NAD+-зависимым ферментом.

Интеграция ДНК вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1) в геном зараженной клетки - одна из ключевых стадий репликативного цикла этого вируса. Катализирующий ее вирусный фермент интеграза служит важной мишенью для новых противовирусных препаратов. Однако при проведении антиретровирусной терапии в гене интегразы возникают мутации, вызывающие резистентность вируса к ингибиторам интеграции. Для оценки влияния мутаций лекарственной устойчивости на активность интегразы ВИЧ-1 субтипа А штамма FSU-A, доминирующего на территории России, получены и охарактеризованы препараты консенсусной интегразы этого субтипа вируса, содержащие первичные мутации лекарственной устойчивости G118R и Q148K и вторичные компенсаторные замены E138K и G140S, и проведено их сравнение с соответствующими мутантными формами интегразы ВИЧ-1 субтипа В штамма HXB-2. Мутация Q148K практически одинаково снижала активность интеграз обоих субтипов. Ее негативный эффект частично компенсировался вторичными мутациями E138K и G140S. Первичная замена G118R по-разному влияла на активность белков субтипов А и В, компенсаторное действие вторичной замены Е138К также зависело от субтипа вируса. Сравнение устойчивости всех мутантов к известным ингибиторам переноса цепи ралтегравиру и элвитегравиру и новому ингибитору XZ-259 из класса дигидро-1Н-изоиндолов показало, что белки обоих субтипов с мутацией Q148K малочувствительны к ралтегравиру и элвитегравиру, но достаточно эффективно ингибируются XZ-259. Замена G118R незначительно снижала эффективность ингибирования интеграз ралтегравиром и элвитегравиром и не вызывала устойчивости к XZ-259.

Разработаны и изготовлены нанобиокомпозитные материалы на основе графена, поли(3,4-этилендиокситиофена) и глюкозооксидазы, иммобилизованной на поверхности наноматериалов различной природы (наночастицы золота и многостенные углеродные нанотрубки) и размера (нанотрубки различного диаметра). Сравнительное изучение возможного влияния природы наноматериала на биоэлектрокаталитические характеристики глюкозоокисляющих биоанодов в нейтральном фосфатном буферном растворе показало, что плотности биоэлектрокаталитических токов биоэлектродов на основе нанокомпозитов слабо зависят от размера наноматериала и в большей мере определяются его природой. Полученные нанобиокомпозиты являются перспективными материалами для новых биоэлектронных устройств из-за возможности легко варьировать емкостные и биоэлектрокаталитические характеристики, что позволяет использовать их для изготовления электродов с двойной функцией, а именно для одновременной генерации и накопления электрической мощности.

Оптимизация химической структуры противоопухолевых фотосенсибилизаторов (ФС) направлена на повышение аффинности к белку-транспортеру - альбумину, и на индукцию необратимыхповреждений при освещении опухолевых клеток. Производные бактериопурпуринимида - перспективные ФС, поглощающие свет в ближней инфракрасной области спектра. Спектрофотометрически показано, что новые производные бактериопурпуринимида, отличающиеся заместителями при атомах азо- та в имидном экзоцикле и пиррольном кольце А, образуют нековалентные комплексы с сывороточным альбумином человека (ЧСА). Величина конcтанты комплексообразования метилового эфира этилоксима N-этоксибактериопурпуринимида (соединение 1) существенно выше, чем у метилового эфира оксима N-метоксибактериопурпуринимида (соединение 2) (1.18 × 105 и 1.26 × 104 M-1 соответственно) (метод Бенеши-Хильдебрандта). Молекулярное моделирование комплексообразования с ЧСА выявило структурные особенности и энергии межатомных взаимодействий 1 и 2 с аминокислотными остатками в сайте связывания гемоподобных молекул белка. Установлено, что этоксильные группы стабилизируют расположение соединения 1 в этом сайте за счет гидрофобных взаимодействий с белком. Более высокая аффинностьсоединения 1 к ЧСА позволила использовать его в меньшей концентрации, чем соединения 2, для фото- повреждения культивируемых клеток рака толстой кишки. Фотоактивация 1 и 2 приводила к быстрому (в течение первых минут) некрозу опухолевых клеток. Этот механизм гибели может иметь практическое значение для элиминации опухолевых клеток, устойчивых к другим противоопухолевым воздействиям.

На основе pET-40b сконструирована плазмида, определяющая синтез рекомбинантной α-N-ацетилгалактозаминидазы морской бактерии Arenibacter latericius KMM 426Т (α-AlNaGal) в клетках Escherichia coli. В условиях экспрессии при температуре 16оС, концентрации индуктора 0.2 мМ и культивирования в течение 12 ч выход α-AlNaGal достигает 10 мг/л с общей активностью 49.7 ± 1.3 U. Разработаны процедуры очистки α-AlNaGal с использованием анионообменной, металлоаффинной хроматографии и гель-фильтрации. α-AlNaGal представляет собой гомодимер с молекулярной массой 164 кДа, стабильна до 50°С с температурным оптимумом реакции при 20-37°С, и ее активность не зависит от присутствия ионов металлов в инкубационной среде. Методом Н-ЯМР-спектроскопии показано, что α-AlNaGal катализирует гидролиз О-гликозидной связи с сохранением стереохимической конфигурации аномерного атома и реализует механизм, характерный для семейства 109 гликозидгидролаз. α-AlNaGal снижает серологическую активность А-эритроцитов при рН 7.3, что делает ее в перспективе пригодной для конверсии А- и АВ- эритроцитов в эритроциты группы крови О.