Шановні колеги! Науковий семінар «Актуальні проблеми сучасної біохімії» Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України продовжує свою роботу. 31 січня (вівторок) о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь к.б.н. Письменецької Ірини Юріївни «Вільні олігосахариди біологічних рідин як маркери функціонального стану клітинних органел». Мова йде за апробацію дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. Роботу виконано на кафедрі біохімії та медичної хімії ДЗ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України» та в Інституті глікобіології Оксфордського університету (Велика Британія). До цього листа додаємо файл із тезами доповіді у авторському виконанні. Запрошуємо Вас та Ваших колег до участі у роботі нашого семінару.
З повагою – С.О.Костерін.
Письменецька Ірина Юріївна
Вільні олігосахариди біологічних рідин як маркери функціонального стану клітинних органел
дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук
за спеціальністю 03.00.04 – біохімія
науковий консультант - доктор біологічних наук, професор А.І.Шевцова
Роботу виконано на кафедрі біохімії та медичної хімії ДЗ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України», експериментальну частину – в Інституті глікобіології Оксфордського університету (Велика Британія).
Актуальність теми. Процеси синтезу і розпаду глікокон'югатів супроводжуються появою так званих вільних олігосахаридів - не зв'язаних з білками або ліпідами вуглеводних компонентів глікопротеїнів або гліколіпідів, їх біосинтетичних попередників і продуктів деградації. Вільні олігосахариди інтенсивно вивчають у середині клітин, де виявлено кілька їх джерел: 1) синтез глікана- попередника в процесі N-глікозилювання білків в ЕР; 2) асоційована з ендоплазматичним ретикулумом деградація новосинтезованих гликопротеїнів, які не пройшли клітинний контроль фолдінгу; 3) розпад зрілих глікокон'югатів в лізосомно-ендосомній системі. Кожен з цих процесів продукує глікани певної будови, що можє характеризувати функціональний стан відповідних органел клітини. В біологічних рідинах їх також було знайдено та показано автентичність внутрішньоклітинним олігосахаридам, але системного вивчення вільних олігосахаридів біологічних рідин не проведено. Тому дослідження вільних олігосахаридів біологічних рідин людини в нормі і при патологіях є актуальним напрямком біохімічних досліджень, яке закладає основу такому системному вивченню.
Мета дослідження - виявити та дослідити структуру вільних олігосахаридів у біологічних рідинах людини, провести порівняльний аналіз із структурою внутрішньоклітинних олігосахаридних аналогів, на основі отриманих результатів встановити загальні закономірності структурних змін олігосахаридів при патологічних процесах і обгрунтувати можливість їх використання як маркерів стану клітинних органел.
Для реалізації поставленої мети передбачалося вирішити наступні завдання:
- Оптимізувати засоби сорбції та консервації біологічного матеріалу, протоколи очищення та схему аналізу вільних олігосахаридів біологічних рідин людини:
- Провести високоефективну рідинну хроматографію і отримати ВЕРХ-спектри загального пулу та окремих фракцій вільних олігосахаридів біологічних рідин людини.
III.Ідентифікувати структури гліканів отриманних ВЕЖХ-спектрів вільних олігосахаридів.
IV.Встановити загальні закономірності вікових та патологічних змін ВЕРХ-спектрів вільних олігосахаридів та обгрунтувати можливість їх використання як маркерів стану клітинних органел.
Методи дослідження: хроматографічний аналіз (адсорбційна хроматографія на пористому графіті, іонообмінна хроматографія на QAE- Sephadex, нормальнофазова високоефективна рідинна хроматографія, хроматографія на папері), твердофазна екстракція, ліофілізіція, мембранна фільтрація, флуоресцентне маркування, ферментативне розщеплення, концентрування екстракцією етилацетатом, аналіз електронних баз даних GlycoBase та EUROCarbDB.
Наукова новизна одержаних результатів: В дисертаційній роботі вперше проведено системний аналіз хроматографічних спектрів вільних олігосахаридів біологічних рідин людини за умов фізіологічної норми та розвитку патологічних станів і розроблено концепцію щодо визначення їх як біомаркерів статусу ендоплазматичного ретикулуму та ендосомно-лізосомної системи клітин. Наведені у дисертаційній роботі результати є першими даними, що закладають основу нового напрямку в глікобіологіі - системному вивченню вільних олігосахаридів біологічних рідин.
У роботі проаналізовано хроматографічні спектри (ВЕРХ-спектри) вільних олігосахаридів плазми крові та сечі людини та їх зв'язок зі станом ендоплазматичного ретикулума та лізосомно-ендосомної системи клітин. В якості моделей впливу стресових факторів на стан клітин та їх органел було обрано дві групи патологій – мієлопроліферативні захворювання крові та сердцево-судинні розлади людини.
Головні висновки:
- Вільні олігосахариди секретуються до біологічних рідин як в нормі, так і при патологіях і розподіляються на 2 фракції – нейтральну та негативно заряджену (аніонну). Склад ВЕРХ-спектрів нейтральної фракції вільних олігосахаридів плазми крові відображає функціональний стан ендоплазматичного ретикулуму, склад ВЕРХ-спектрів зарядженої фракції – стан лізосомно-ендосомної системи.
- ВЕРХ-спектри обох фракцій вільних олігосахаридів плазми крові в нормі постійні і стабільні, а при збільшенні віку та патологіях відображають закономірні зміни стану клітинних органел: 1) з віком - уповільнення доліхолфосфатного циклу ЕР та помірну активацію асоційованої з ендоплазматичним ретикулумом деградації глікопротеїнів; 2) при гострих мієлопроліферативних захворюваннях - інгібування доліхолфосфатного циклу ЕР, активацію асоційованої з ендоплазматичним ретикулумом деградації глікопротеїнів, пригнічення активності нейрамінідази-1 та інтенсифікацію лізосомального ендоцитозу; 3) при хронічних неоплазіях - стійкість ЕР до стресових факторів, пригнічення активності нейрамінідази-1 та інтенсифікацію лізосомального ендоцитозу; 4) при серцево-судинній недостатності - активацію деградації глікокон’югатів в обох органелах клітин.
- Таким чином, ВЕРХ-спектри вільних олігосахаридів біологічних рідин можуть слугувати позаклітинними маркерами функціонального стану органел клітин і є перспективними біомаркерами захворювань і моніторингу ефективності терапії.