Шановні колеги, вітаю Вас! Науковий семінар «Актуальні проблеми сучасної біохімії» Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України продовжує свою роботу. 13-го грудня (вівторок) 2011 р. о 10-30 ранку в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь пров. інж. відділу біохімії м’язів ІБХ НАНУ БЕВЗИ Альони Анатоліївни «Структурно-функціональні основи взаємодії каліксаренів з міозином міометрія». Мова йде за апробацію кандидатської дисертації, що готується до захисту. Традиційно до цього листа додаємо авторські тези доповіді. Будемо раді побачитись з Вами на засіданні нашого семінару!
З повагою, Ваш - С.О.Костерін.
Структурно-функціональні основи взаємодії каліксаренів
з міозином міометрія
Бевза Альона Анатоліївна
Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, відділ біохімії м’язів
Контрактильна здатність матки передусім визначається функціонуванням основного структурного та скоротливого комплексу міоцитів – актоміозину. Його АТР-гідролазній системі належить фундаментальне значення у забезпеченні процесу електро- та фармакомеханічного спряження в міометрії. Порушення функції скорочення-розслаблення гладеньких м’язів (ГМ) матки є основою небезпечних патологій. Тому скринінг та вивчення закономірностей дії оборотних афінних модифікаторів актин-міозинової взаємодії є перспективними для розбудови нових фармакологічних засобів, здатних нормалізувати скорочення міометрія за патологічних станів. Каліксарени (циклічні олігомери фенолів) – супрамолекулярні сполуки нового покоління, яким притаманний широкий спектр біологічної дії; деякі з них здатні слугувати оборотними ефекторами розчинних та мембранозв’язаних ензимів, зокрема АТР-гідролаз. Проте потенціал каліксаренів як модифікаторів активності АТР-гідролазних систем далеко не розкритий. Так, практично відсутні уявлення щодо каліксаренів як можливих ефекторів, здатних модулювати АТР-гідролазну активність скоротливого комплексу м’язів.
Метою роботи було з’ясувати закономірності впливу калікс[4]аренів на структурно-функціональні властивості міозину міометрія.
При виконанні дисертаційної роботи були залучені методи: ультрацентрифугування, вертикального електрофорезу в ПААГ, іонообмінної хроматографії, гель-фільтрації, світлової та конфокальної мікроскопії, ензимології, спектрофотометрії, спектрофлуориметрії, лазерно-кореляційної спектроскопії, комп’ютерного моделювання та докінг-аналізу, біохімічної кінетики та статистичного аналізу. Калікс[4]арени були синтезовані та охарактеризовані методами ядерного магнітного резонансу та інфрачервоної спектроскопії у відділі хімії фосфоранів Інституту органічної хімії НАНУ (член-кор. НАНУ Кальченко В.І. та його колеги).
На підставі попередньо проведеного скринінгу було ідентифіковано декілька калікс[4]аренів, які виявляють скерований вплив на АТРазну активність міозину. Продемонстровано, що калікс[4]арени С-97 та С-99 інгібують активність АТРази актоміозину та субфрагмента-1 міозину майже з однаковою ефективністю. Калікс[4]арен С-107 практично однаково активує як АТР-гідролазну активність актоміозину, так і субфрагмента-1 міозину. Доведено, що мішенню впливу досліджуваних калікс[4]аренів на АТРазу актоміозину є саме голівка міозину міометрія.
На прикладі калікс[4]арену С-99 встановлено, що інгібувальний ефект каліксаренів на АТРазу субфрагмента-1 міозину може бути пов''язаний із зменшенням числа каталітичних обертів АТРази як щодо АТР, так і щодо Mg2+.
Із використанням методу фотон-кореляційної спектроскопії показано збільшення гідродинамічного діаметру субфрагмента-1 міозину за присутності каліксаренів С-99, С-97 та С-107, що незалежно підтверджує факт комплексоутворення між ним та зазначеними калікс[4]аренами.
Методом конфокальної мікроскопії вперше були виявлені відмінності у субклітинному розподілі міозину в міоцитах матки за умов інкубації інтактних міоцитів з каліксареном С-99 у порівнянні з контролем. Продемонстрована здатність досліджуваного каліксарену до проникнення в інтактні міоцити з подальшою взаємодією з міозином, що супроводжується інгібуванням його АТРазної активності.
Із використанням методів докінгу та молекулярної динаміки вперше розбудовано молекулярну модель процесу комплексоутворення між субфрагментом-1 міозину міометрія та калікс[4]ареном С-99. З’ясовані структурні основи міжмолекулярної взаємодії калікс[4]аренів із субфрагментом-1 міозину. Продемонстровано, що суттєве значення у стабілізації комплексу “калісарен-субфрагмент-1” мають гідрофобні та електростатичні взаємодії, а також водневі зв’язки.
З фундаментальної точки зору результати, що були одержані, мають значення для подальшого розвитку уявлень щодо біологічної активності каліксаренів, біофізикохімічних закономірностей та механізмів їхньої взаємодії з АТР-гідролазою скоротливих протеїнів. В більш широкому розумінні ці результати можуть слугувати підґрунтям для трактування молекулярного механізму ліганд-рецепторної взаємодії в системі “калісарен-протеїн”. В практичному аспекті калікс[4]арени С-97 і С-99 (інгібітори АТРази міозину), а також калікс[4]арен С-107 (її активатор) можуть бути корисними в подальшому експериментальному пошуку при дослідженні структурно-функціональних властивостей скоротливого апарату ГМ, біохімічних аспектів електро- та фармакомеханічного спряження в них.