Том 12, № 4 (2020)

В последние годы появляется все больше данных о молекулярных механизмах, лежащих в основе физиологического действия L-аскорбиновой кислоты (ASC, витамин С). Наиболее важными выглядят исследования, проливающие свет на роль ASC в регуляции редокс-статуса и эпигенома живой клетки. Это связано с тем, что на основании обнаруженных механизмов работы ASC можно выработать стратегии эффективного клинического использования ASC в терапии онкологических заболеваний и регенеративной медицине. В обзоре рассмотрено, каким образом ASC может влиять на эпигенетический статус клетки и как эти возможности ASC можно использовать в терапии опухолей и репрограммировании стволовых клеток.

В обзоре обсуждается, как изменяется структурно-функциональная компартментализация клеточного ядра и 3D-организация клеточного генома при заражении клеток различными вирусами. Особое внимание уделено тому, как вносимые изменения способствуют реализации стратегии вируса по преодолению систем противовирусной защиты и обеспечению условий для репликации вируса. Обсуждение фокусируется на вирусах, репликация которых происходит в клеточном ядре. Цитоплазматические вирусы упоминаются в тех случаях, когда в процессе инфекции происходит существенная реорганизация ядерных компартментов либо 3D генома.

Домен DPF (double PHD finger) включает в себя два PHD-домена, организованные в тандем. Домены PHD в составе DPF образуют единую структуру, которая взаимодействует с модификацией N-концевого фрагмента гистона по другому принципу, чем одиночные домены PHD. На сегодняшний день известно несколько модификаций гистонов, с которыми взаимодействует DPF. К ним относятся ацетилирование H3K14, H3K9 и кротонилирование H3K14. Эти модификации находятся преимущественно в транскрипционно-активном хроматине. Белки, содержащие DPF, входят в состав двух классов белковых комплексов, коактиваторов транскрипции, участвующих в регуляции структуры хроматина. Это комплекс гистон-ацетилтрансферазы семейства MYST и комплекс SWI/SNF, осуществляющий ремоделирование хроматина. Домен DPF определяет специфичность взаимодействий этих комплексов с хроматином. Белки, содержащие DPF, играют важную роль в активации транскрипции ряда генов, экспрессирующихся в процессе развития организма, важных при дифференцировке и онкотрансформации клеток млекопитающих.

АТР-зависимая Lon-протеаза Escherichia coli (ЕсLon), относящаяся к суперсемейству ААА⁺-белков, является ключевым участником системы контроля качества клеточного протеома, в которой она отвечает за расщепление потенциально опасных для клетки мутантных, поврежденных и короткоживущих регуляторных белков. ЕсLon функционирует как гомоолигомер, субъединица которого включает центральный характеристический ААА⁺-модуль, С-концевой протеазный домен, а также N-концевую некаталитическую область, образованную двумя доменами – собственно N-концевым и вставочным α-спирализованным. Анализ пространственной структуры N-домена позволил выявить остатки E34, K35 и R38 на поверхности молекулы фермента, предположительно вовлеченные в формирование стабильной, функционально активной EcLon-протеазы. Получен тройной мутант LonEKR, несущий замены остатков E34, K35 и R38 на аланин. Показано, что введение указанных замен влияет на конформационную стабильность и межцентровые аллостерические взаимодействия в ферменте, обусловленные действием нуклеотидов, а также на формирование корректного сайта связывания белкового субстрата.

Внутриклеточные протоны играют особую роль в регуляции пресинаптических процесcов, поскольку функционирование синаптических везикул и эндосомных структур зависит от закисления их содержимого H⁺-помпой. Более того, при синаптической активности в нервных окончаниях происходит закисление цитоплазмы. С использованием микроэлектродной регистрации постсинаптических сигналов (показатель секреции нейромедиатора) и экзо-эндоцитозного маркера FM1-43 нами изучено влияние закисления цитоплазмы пропионатом на пресинаптические процессы, обеспечивающие освобождение нейромедиатора. Обнаружено, что в диафрагме мыши и кожно-грудинной мышце лягушки внутриклеточный ацидоз вызывает выраженное снижение секреции нейромедиатора в начальную минуту 20 Гц-стимуляции. Это сопровождается резким замедлением освобождения FM1-43 в ходе экзоцитоза синаптических везикул в ответ на стимуляцию. Экcперименты с оценкой захвата FM1-43 показали отсутствие нарушений эндоцитоза синаптических везикул. Закисление полностью предотвращало действие проникающего через мембраны агента (24-гидроксихолестерина), усиливающего мобилизацию синаптических везикул. Мы предполагаем, что повышение [H⁺]_in угнетает нейропередачу за счет замедления доставки синаптических везикул в сайты экзоцитоза при интенсивной активности. Этот механизм может регулировать секрецию нейромедиатора по принципу отрицательной обратной связи.

Современный подход к созданию аттенуированных противооспенных вакцин обычно предполагает направленную инактивацию генов вирулентности вируса осповакцины (VACV). Нами изучено влияние увеличения продукции внеклеточных вирионов, покрытых оболочкой (EEV), на вирулентные и иммуногенные свойства VACV в зависимости от способа его введения в организм лабораторных мышей. Исследования проводили на штамме LIVP VACV, принятом в России для противооспенной вакцинации. В состав гена A34R VACV направленно ввели две точечные мутации, приводящие к статистически значимому повышению формирования EEV по сравнению с родительским штаммом LIVP. Мутантный штамм LIVP-A34R проявлял меньшую нейровирулентность и при внутрикожном введении индуцировал повышенную продукцию противовирусных антител. Такой вариант VACV может стать основой для получения аттенуированной и высокоиммуногенной вакцины против оспы и других ортопоксвирусных инфекций человека, а также использоваться в качестве вектора для конструирования живых рекомбинантных поливалентных вакцин против разных инфекционных заболеваний.