Том 11, № 3 (2019)

Процесс оплодотворения (слияние гамет с образованием зиготы) регулируется при участии парных молекул, обеспечивающих распознавание гамет на ключевых этапах их взаимодействия, таких, как привлечение сперматозоида аттрактантами яйцеклетки, разрушение вителлиновой оболочки акросомными белками сперматозоида и др. Несовместимость гамет - это один из механизмов репродуктивной изоляции. Несовместимость гамет основана на видоспецифичности молекул взаимодействия гамет и проявляется в нарушении распознавания гетероспецифичных гамет при оплодотворении. Хотя несовместимость гамет может проявляться у любых организмов, размножающихся половым путем, известно сравнительно мало модельных систем для ее изучения. Взаимодействия гамет у представителей разных таксонов основаны на сходных процессах, однако в них могут участвовать негомологичные молекулы. Как и в случае белков иммунитета, при изучении белков распознавания гамет, практически во всех группах животных обнаруживали новые семейства белков, многие из которых вовлечены в молекулярные механизмы несовместимости гамет, что отражает многократные эволюционные пути ее становления/поддержания. Несовместимость гамет может реализовываться на любом этапе оплодотворения и проявляться на разных таксономических уровнях - от полной несовместимости у близких видов до частичной несовместимости у животных разных классов.

Высокая смертность от онкологических заболеваний стимулирует поиск новых путей воздействия на злокачественные новообразования. Среди известных подходов воздействия на опухоли определенными преимуществами обладают электрофизические методы. Представлены результаты изучения влияния холодной плазменной струи (ХПС) на клетки аденокарциномы легкого человека А549 in vitro. В исследовании использовано газоразрядное устройство, генерирующее последовательность стримеров, распространяющихся по струе инертного газа в окружающем воздухе. В зоне контакта плазменной струи с объектом воздействия присутствуют значительные электрические поля и высокая концентрация плазмы, при том что температура газа меняется на доли градуса. Проведено сравнение цитотоксического эффекта ХПС в гелии и аргоне. Показано, что прямое облучение клеток ХПС в течение 30-120 с при напряжении 4.2 кВ статистически значимо снижает их жизнеспособность на 25% как при использовании в качестве рабочего инертного газа гелия, так и аргона. Варьирование амплитуды переменного напряжения в плазменном устройстве в диапазоне 3.8-5.6 кВ в аргоне не привело к существенному изменению уровня гибели клеток. Дальнейшая оптимизация режимов генерации ХПС в газоразрядных устройствах различной геометрии с целью воздействия на культуры опухолевых клеток и модельные опухоли на животных может быть основой для развития плазменной противоопухолевой терапии.

Фактор роста нервов (NGF, nerve growth factor) и его миметики, обладающие нейропротекторными и нейрорегенеративными свойствами, привлекают внимание как объекты для разработки новых средств терапии последствий поражений головного мозга. В НИИ фармакологии им. В.В. Закусова создан дипептидный миметик 4-й петли NGF - гексаметилендиамид бис-(моносукцинил-L-глутамил-L-лизина) (ГК-2), который, подобно полноразмерному NGF, активирует TrkА-рецепторы, но, в отличие от него, активирует преимущественно путь PI3K/AKT, ассоциированный с нейропротекцией, и не стимулирует каскад MAPK, связанный с основным побочным эффектом нейротрофина - гиперальгезией. Нейропротекторная активность ГК-2 выявлена на различных моделях церебральной ишемии. В условиях экспериментального инсульта ГК-2 статистически значимо снижает объем инфаркта мозга даже при введении через 24 ч после повреждения, что свидетельствует в пользу нейрорегенеративных свойств ГК-2, которые могут быть связаны с активацией нейрогенеза и/или синаптогенеза. Нами изучено влияние ГК-2 на нейрогенез и синаптогенез в условиях экспериментального ишемического инсульта, вызванного транзиторной окклюзией среднемозговой артерии у крыс. ГК-2 начинали вводить через 6 и 24 ч после операции, а затем вводили 1 раз в сутки в течение 7 дней. Через сутки после последнего введения препарата оценивали пролиферативную активность в гиппокампе и стриатуме поврежденного полушария по уровню Ki67, синаптогенез по уровню синаптофизина и PSD-95 в стриатуме. Установлено, что иммунореактивность к Ki67 как в стриатуме, так и в гиппокампе ишемизированных крыс снижена примерно на 30% по сравнению с ложнооперированным контролем. Содержание синаптических маркеров синаптофизина и PSD-95 было также статистически значимо снижено - на 14 и 29% соответственно. ГК-2 при обоих режимах введения полностью восстанавливал уровень иммунореактивности к Ki67 в гиппокампе и вызывал тенденцию к ее увеличению в стриатуме. Кроме того, ГК-2 восстанавливал содержание постсинаптического маркера PSD-95 с терапевтическим эффектом 70% при начале его введения через 6 ч после инсульта, вызывал тенденцию к восстановлению уровня этого маркера при начале введения через 24 ч. Влияние ГК-2 на уровень синаптофизина не выявлено. Полученные данные позволяют сделать вывод о стимулирующем влиянии миметика нейротрофина ГК-2, активирующего преимущественно один из основных сигнальных путей Trk-рецепторов, PI3K/AKT, на нейрогенез (и, возможно, глиогенез) и синаптогенез в условиях экспериментальной церебральной ишемии. Этой стимуляцией можно объяснить защитное действие дипептида при начале его введения через 24 ч после моделирования инсульта.

Исследованы особенности развития воспалительных процессов у мышей, инфицированных двумя разными штаммами вируса гриппа: A/chicken/Kurgan/5/2005 (H5N1) и А/Hamburg/2009 МА (H1N1). Оценено влияние нетоксичного липополисахарида Rhodobacter capsulatus PG на выживаемость и изменение массы тела мышей, продукцию антител IgG и индукцию про- и противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови. Показано, что липополисахарид R. capsulatus PG индуцирует синтез интерферона-β как при самостоятельном введении, так и на фоне заражения вирусом гриппа А, а также способствует образованию противовирусных антител в крови инфицированных гриппом животных.

Длинные некодирующие РНК (днРНК) играют важную роль в регуляции транскрипции, сплайсинга, трансляции и других процессов в клетке. Ранее у человека и мыши были обнаружены днРНК (DEANR1 и LL35/Falcor соответственно), расположенные в геномном окружении в непосредственной близости от транскрипционного фактора Foxa2. В данной работе показана тканеспецифическая экспрессия днРНК LL35/Falcor в печени и легких мыши. Применение антисмысловых олигонуклеотидов позволило на 90% подавить экспрессию днРНК LL35/Falcor. При этом уменьшилось количество мРНК и белка Foxa2, что подтверждает участие днРНК LL35/Falcor в регуляции фактора транскрипции Foxa2. Нами показано снижение экспрессии днРНК LL35 при фиброзе печени, что коррелирует с выявленным ранее уменьшением количества мРНК фактора Foxa2. Таким образом, днРНК LL35 регулирует экспрессию Foxa2 в печени не только в норме, но и при фиброзе, что позволяет рассматривать эту днРНК в качестве биомаркера этого патологического процесса.

В реакции триптофан-индол-лиазы (ТИЛ) с субстратом, содержащим плохую уходящую группу (L-серин), необходим общекислотный катализ на стадии ее отщепления. В ходе этой стадии происходит формальный перенос протона из α-положения субстрата к уходящей группе, при этом отщепляется вода. В результате группа, первоначально акцептировавшая C_α-протон, в последующей каталитической стадии должна выступать в виде соответствующего сопряженного основания. Когда субстрат содержит хорошую уходящую группу (β-хлор-L-аланин), общекислотный катализ на стадии элиминирования не является необходимым и не может быть реализован, поскольку в ферментах отсутствуют сильные кислотные группы, которые могли бы отдать свой протон столь слабому основанию, как отщепляющийся анион хлора. Таким образом каталитическая группа, первоначально принявшая С_α-протон от субстрата, должна вступить в последующую стадию в кислотной, а не основной форме. Для выяснения механистических последствий изменений ионного состояния этой группы для реакций ТИЛ с нестандартными субстратами - L-серином и β-хлор-L-аланином, рассмотрены рН-зависимости основных кинетических параметров процесса и кинетические изотопные эффекты, обусловленные заменой обычной воды в качестве растворителя на ²Н₂О. Установлено, что в реакции ТИЛ с β-хлор-L-аланином стадия гидролиза аминоакрилатного интермедиата чувствительна к изотопному эффекту растворителя, а в случае реакции с L-серином - нет. Показано, что в ходе первой реакции функциональная группа, содержащая «дополнительный» протон, выполняет конкретную каталитическую функцию, тогда как в реакции с L-серином, когда отсутствует этот протон, механизм гидролиза аминоакрилата должен быть принципиально иным. На основании полученных результатов предложены возможные механизмы гидролиза аминоакрилата в реакциях ТИЛ с L-серином и β-хлор-L-аланином.

Лучевая терапия с использованием тяжелых частиц (в частности, нейтронов) предусматривает создание нового оборудования. Для замены применяемых в настоящее время ядерных реакторов, циклотронов и линейных ускорителей сконструирован компактный, переносной и мощный генератор нейтронов НГ-24 (вес 140 кг, размеры 42 × 110 см, мощность потока частиц 10¹¹ н/с, энергия ~ 14 МэВ). Облучение нейтронами, генерируемыми НГ-24, вызывало выраженный антипролиферативный эффект на культурах опухолевых клеток человека независимо от статуса проапоптотического белка р53. Фосфорилирование гистона 2A и увеличение количества белков p21, циклина D и фосфорилированного p53 выявлены в клетках линии HCT116 рака толстой кишки (интактный p53), облученных в дозе 4 Гр. Облучение приводило к задержке клеточного цикла в фазе G2/M. Способность клеток к колониеобразованию существенно снижалась. В сублинии HCT116p53KO (нокаут p53) задержка в G2/M оказалась не связанной с указанными молекулярными событиями. Таким образом, НГ-24 - прототип клинически приемлемого источника высокоэнергетических нейтронов, вызывающих противоопухолевые эффекты в терапевтических дозах.