Том 13, № 1 (2021)

Суперэнхансеры – элементы генома, активирующие транскрипцию генов, – представляют собой участки ДНК с повышенной концентрацией транскрипционных комплексов. В таких мультибелковых структурах особая роль принадлежит транскрипционным протеинкиназам, главным образом, циклинзависимым киназам 8 и 19. Эти уникальные белки рассматриваются как новые мишени противоопухолевых соединений.

В клетках млекопитающих большая часть границ топологически ассоциированных доменов и всех хорошо изученных инсуляторов обогащена сайтами связывания белка CTCF. Согласно экспериментальным данным, CTCF является ключевым фактором в организации архитектуры хромосом млекопитающих. Присутствие в центральной части CTCF кластера из 11 доменов цинковых пальцев С2Н2-типа, пять из которых специфически связываются с протяженной, консервативной у большей части животных последовательностью ДНК, определяет основную часть функциональных свойств CTCF как архитектурного белка. Класс транскрипционных факторов, содержащих кластер цинковых пальцев С2Н2-типа из пяти и более доменов (С2Н2-белки), широко представлен во всех группах животных. В настоящее время функции подавляющей части С2Н2-белков остаются неизвестными. На примере CTCF позвоночных и нескольких С2Н2-белков дрозофилы в обзоре рассмотрено строение и вероятные архитектурные функции этих белков.

Двойная спираль ДНК является элегантным способом хранения информации с точки зрения механизма копирования и стабильности молекулы. Однако любые процессы матричного синтеза, такие, как транскрипция и репликация, связаны с разъединением цепей ДНК, а потому вызывают побочный топологический эффект – суперспирализацию молекулы. Как следствие, при репликации дочерние молекулы ДНК могут оказаться топологически сцепленными (образуют так называемые катенаны), а также способными образовывать узлы. Разрешением топологических проблем, а именно, релаксацией супервитков ДНК, разъединением катенанов и узлов занимаются специальные ферменты – топоизомеразы. Мы рассмотрим представителей топоизомераз типа II – механизм катализа, эволюцию, разнообразие и роль этих ферментов у организмов всех доменов жизни, в том числе вирусов и мобильных генетических элементов.

Одним из перспективных направлений современной молекулярной биологии является поиск новых белков, регулирующих различные этапы иммунного ответа, и изучение молекулярных механизмов действия этих белков. К таким белкам относится многофункциональный белок PGLYRP1/Tag7, принадлежащий к семейству PGRP-S, ген которого был открыт у мышей в 1996 г. в Институте биологии гена РАН. PGLYRP1/Tag7 классифицирован как белок врожденного иммунитета, но также может участвовать в регуляции иммунных механизмов приобретенного иммунитета. В данной работе рассмотрено участие PGLYRP1/Tag7 в индукции механизмов антибактериальной защиты, а также в формировании субпопуляций цитотоксических лимфоцитов, обеспечивающих гибель опухолевых клеток. Подчеркнуто, что различная функциональная активность Tag7 в иммунном ответе обусловливается его способностью взаимодействовать с различными белками, создавая стабильные белковые комплексы. В комплексе с Hsp70 Tag7 способен индуцировать гибель опухолевых клеток, несущих рецептор TNFR1. В комплексе с белком Mts1 (S100А4) Tag7 способен стимулировать движение цитотоксических лимфоцитов как врожденного, так и приобретенного иммунитета к очагу поражения. Участие Tag7 в регуляции иммунологических процессов позволяет рассматривать его в качестве перспективного агента для терапии опухолей. На основе этих свойств Tag7 созданы аутологичные вакцины, прошедшие первую и вторую фазы клинических испытаний на пациентах с терминальной стадией меланомы и рака почек. Выделенный с помощью ограниченного протеолиза С-концевой пептид Tag7 защищает хрящевую и костную ткань голеностопного сустава мышей при индуцированном аутоиммунном артрите и может оказаться перспективным лекарственным соединением, блокирующим развитие воспалительных процессов.

Пандемия, вызванная распространением SARS-CoV-2, стала причиной более 2 млн летальных исходов, поразила более 100 млн человек на всех континентах. Россия не стала исключением, и отечественное здравоохранение мобилизовало значительные ресурсы для борьбы с инфекцией. В работе проанализированы результаты функционального анализа 155 пациентов Московского региона, проходивших обследование в Центральной клинической больнице Российской академии наук в период первой волны пандемии (февраль–июль 2020 года). Критерием включения стал положительный ПЦР-тест и наличие типичной рентгенологической картины вирусной пневмонии в виде «матового стекла» при компьютерно-томографическом исследовании. Клинический корреляционный анализ проводили по четырем группам пациентов: не находившихся на ИВЛ (1), находившихся на ИВЛ (2) и тех из них, кто впоследствии выздоровел (3) или скончался (4). Учитывали также отягощающие патологии (сахарный диабет, метаболические синдромы, гипертоническая болезнь и другие нозологии). Иммунологический статус пациентов (уровень иммуноглобулинов классов М, А, G и их подклассов, а также тотальный ответ иммуноглобулинов) определяли с использованием оригинального набора для ИФА, включающего в качестве антигенов фрагменты RBD-SD1 и NTD S-белка, а также N-белок, полученные в прокариотической системе из клеток Escherichia coli. В качестве антигена, представляющего конформационные эпитопы RBD, использовали рекомбинантный RBD (RBD CHO), полученный в эукариотической системе из клеток CHO. Установлено, что уровень иммуноглобулина A является самым ранним серологическим критерием развития инфекционного процесса, вызванного SARS-CoV-2, и обуславливает лучшие показатели чувствительности и диагностической значимости ИФА по сравнению с уровнем иммуноглобулина класса М. Показано, что скорость сероконверсии «ранних» М и А антител, специфичных к N-белку, сравнима со скоростью сероконверсии антител, специфичных к конформационным эпитопам RBD. В то же время сероконверсия иммуноглобулинов класса G, специфичных к N-белку вируса SARS-CoV-2, значительно опережает этот показатель для антител другой специфичности. Согласно полученным данным, сильную иммуногенность RBD-фрагмента в большей степени обеспечивают конформационные эпитопы, в то время как линейные эпитопы RBD и NTD обладают наименьшей иммуногенностью. Анализ частот встречаемости SARS-CoV-2-специфичных иммуноглобулинов разных классов позволил установить необходимость одновременного определения RBD- и N-специфичных антител для увеличения чувствительности ИФА. Анализ распределения содержания подклассов иммуноглобулинов в сыворотках крови серопозитивных индивидов выявил равномерную индукцию специфичных к N-белку подклассов G1–G4 иммуноглобулина G и А1–А2 иммуноглобулина А в группах с различной степенью тяжести COVID-19. В случае S-антигенов основными подклассами антител при иммунном ответе являются G1, G3 и А1.

Предрасположенность к рассеянному склерозу (РС), хроническому аутоиммунному заболеванию центральной нервной системы, определяется различными факторами, среди которых одним из важнейших считается генетическая компонента. Наибольший вклад в развитие РС вносят гены HLA класса II. В качестве одного из главных генетических факторов, предрасполагающих к РС, рассматривается группа аллелей HLA-DRB1*15. Показано, что в русской популяции группа аллелей HLA-DRB1*01 обладает протективным эффектом в отношении данного заболевания. Нами проведено сравнение связывания энцефалитогенного фрагмента основного белка миелина (MBP) двумя комплексами HLA-DR, которые обуславливают протективное действие и предрасположенность к РС: HLA-DR1 (HLA-DRB1*0101) и HLA-DR15 (HLA-DRB1*1501) соответственно. Показано, что миелиновый пептид MBP_88-100 связывается с HLA-DR1 со скоростью, практически на порядок меньшей по сравнению с вирусным пептидом гемагглютинина (HA), а также с MBP_85-97 и вирусным pp65 в контексте HLA-DR15. Строение C-концевой части пептида играет ключевую роль в связывании с HLA-DR1 при одинаково высокоаффинных N-концевых частях пептидов. IC₅₀ миелинового пептида MBP_88-100 при конкуренции с вирусным HA за связывание с HLA-DR1 практически на порядок больше, чем с HA, а также с MBP_85-97 и вирусным pp65 в контексте HLA-DR15. Таким образом, аутоантигенный пептид MBP не способен конкурировать с вирусным пептидом за связывание с протективным HLA-DR1, однако этот миелиновый фрагмент более конкурентоспособен, чем вирусный пептид в случае связывания с HLA-DR15.

Депо-зависимый вход кальция – один из основных путей поступления кальция в электроневозбудимые клетки, вызывающий запуск множества внутриклеточных сигнальных каскадов. Белки семейства STIM (STIM1 и STIM2), ключевые в данном процессе, являются сенсорами кальция во внутриклеточных кальциевых депо, активирующими депо-управляемые каналы плазматической мембраны при снижении концентрации кальция. В физиологических условиях белки STIM1 и STIM2 управляют различными депо-зависимыми ионными каналами плазматической мембраны. Селективные модуляторы активности белков STIM на данный момент отсутствуют, а инструментарий по разграничению их активности в условиях эксперимента недостаточен. В результате скрининга библиотеки низкомолекулярных соединений нами обнаружено вещество 4-MPTC, селективно подавляющее STIM2-зависимый депо-управляемый вход кальция (IC₅₀ = 1 мкМ), но практически не влияющее на STIM1-зависимый механизм активации депо-управляемых каналов.