WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«Ощепкова В.Ю., студент, Химико-технологический институт, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» г. Екатеринбург, Российская ...»

XII Международная конференция «Российские регионы в фокусе перемен»

УДК 577.353.2

Ощепкова В.Ю.,

студент,

Химико-технологический институт,

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

г. Екатеринбург, Российская Федерация

Щепкин Д.В.,

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник,

ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН

г. Екатеринбург, Российская Федерация

Копылова Г.В.,

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН г. Екатеринбург, Российская Федерация

РОЛЬ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В РАЗВИТИИ ФАРМАЦЕВТИКИ И МЕДИЦИНЫ НА

ПРИМЕРЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ

ЗНАЧИМОСТИ ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫХ

МОДИФИКАЦИЙ ТРОПОМИОЗИНА

Аннотация:

Для разработки новых лекарственных препаратов и терапевтических подходов для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы необходимо понимать молекулярные механизмы, лежащие в основе развития патологического процесса. Нарушение сократительной функции сердца при патологиях сопровождается посттрансляционными модификациями сократительных и регуляторных белков, в частности увеличивается фосфорилирование регуляторного белка тропомиозина. В работе исследовано значение фосфорилирования тропомиозина для кальциевой регуляции актин-миозинового взаимодействия в миокарде желудочков и предсердий. С помощью in vitro подвижной системы обнаружено, что фосфорилирование тропомиозина нарушает ингибирование актин-миозинового взаимодействия при низких концентрациях кальция, что, вероятно, может вносить свой вклад в развитие патологического процесса, сопровождающегося увеличением степени фосфорилирования тропомиозина .



Бизнес-информатика и математическое моделирование в цифровой экономике

Ключевые слова:

тропомиозин, посттрансляционные модификации, актинмиозиновое взаимодействие, кальциевая регуляция, in vitro подвижная система В нашей стране смертность от болезней системы кровообращения достигает 52%, более половины смертей приходится на ишемическую болезнь сердца [1]. За последнее десятилетие наметилась тенденция к увеличению числа новых случаев инфаркта миокарда, мозгового инсульта и других сосудистых катастроф. Инфаркт миокарда все чаще поражает людей 30-40 летнего возраста в расцвете физических сил [3]. На сегодняшний день российский фармацевтический рынок является импортоориентированным – 76% рынка в денежном выражении составляют лекарственные препараты (ЛП), которые производятся за рубежом [2]. Выпуск лекарственных препаратов направленного действия на отечественных заводах является важной перспективой для обеспечения значимого экономического роста страны. Для выпуска ЛП на рынок необходимо провести исследовательскую работу в области назначения препарата, опытно-конструкционную работу для создания аппаратурной базы, сертификацию методики получения ЛП, выполнить промышленное производство готовой формы препарата, а также провести маркетинговую компанию для улучшения узнаваемости препарата на рынке. Для создания эффективного ЛП, направленного на нормализацию работы сердечной мышцы при патологиях, прежде всего необходимо изучить молекулярные механизмы изменения сократительной функции поперечно-полосатых мышц, связанных с заболеванием .



Сократительная функция поперечно-полосатых мышц обеспечивается взаимодействием сократительных белков: миозина и актина, за счет энергии гидролиза АТФ, и регулируется ионами кальция через тропонин-тропомиозиновую систему. На молекулярном уровне работоспособность сердечной мышцы определяется функциональными свойствами белков сократительного аппарата, которые зависят от их изоформного состава и посттрансляционных модификаций. Смена изоформ белков саркомера представляет собой длительный процесс, в то время как посттрансляционные модификации происходят быстро, в течение нескольких часов [4]. Посттрансляционные модификации белков саркомера наблюдаются при ряде патологий сердечной и скелетных мышц. К таким модификациям относятся нитрозилирование, карбонилирование, гликозилирование, ацетилирование, а также окисление и сшивки –SH групп белков [5]. При ишемической болезни сердца, инфаркте миоXII Международная конференция «Российские регионы в фокусе перемен»

карда, сердечной недостаточности и стенозе митрального или аортального клапана, а также при диабете и тиреотоксикозе существенно меняется статус фосфорилирования сократительных и регуляторных белков, включая тропомиозин [6] .

Для выяснения значения фосфорилирования молекулы тропомиозина для кальциевой регуляции актин-миозинового взаимодействия в миокарде было проведено исследование на молекулярном уровне с помощью метода in vitro подвижной системы (ИПС) .

Суть метода состоит в следующем: молекулы моторного белка (миозина) иммобилизуются на нитроцеллюлозной поверхности проточной ячейки, в которую добавляют флуоресцентно-меченый филаментарный актин или регулируемые тонкие филаменты, состоящие из актина, тропонина и тропомиозина (Рис. 1). В присутствии АТФ и кальция регулируемые тонкие филаменты двигаются по поверхности, покрытой миозином. Метод ИПС позволяет изучать механизмы сокращения поперечно-полосатых мышц на уровне изолированных белков, то есть исследовать механические характеристики взаимодействия сократительных и регуляторных белков исключая эффекты, связанные с механическими свойствами не сократительных структур саркомера и мышечной клетки. Основным подходом для изучения молекулярных механизмов кальциевой регуляции сокращения является построение в ИПС зависимости скорости скольжения тонких филаментов от концентрации кальция в растворе (зависимость «рСа-скорость»). Метод ИПС позволяет исследовать любые комбинации сократительных и регуляторных белков и применяется для изучения молекулярных механизмов их взаимодействия в норме и при патологии. Несомненным достоинством метода является возможность исследования функциональных характеристик любых изоформ белков, включая их генетические и посттрансляционные модификации, с заведомо известными структурными изменениями .

–  –  –

В исследовании использовался сердечный миозин, получе полученный из миокарда желудочков и предсердий свиньи, так как сердечный миозин свиньи по аминокислотной последовательности близок к сесердечному миозину человека .



Миозин из миокарда предсердий содержал преимущественно -тяжелую цепь миозина и легкие цепи атриального тяжелую типа. Миозин из миокарда левого желудочка содержал преимущес. преимущественно -тяжелую цепь миозина и желудочковые легкие цепи. Актин тяжелую экстрагировали из m. psoas кролика. Тропонин выделили из миокарда левого желудочка сердца быка. В качестве фосфорилированной формы тропомиозина использовали рекомбинантный S283D тропомиозин (S283D Tpm), в качестве контрольного – WT тропомиозин ( (WT Tpm) .

Тропомиозин представлял собой сердечный -тропомиозин человека .

тропомиозин Установка для регистрации движения флуоресцентно окр окрашенных тонких филаментов (Рис. 2) состоит из инвертированного тов флуоресцентного микроскопа, укомплектованного ртутной лампой HBO 100 и набором фильтров для флуорофора тетраметилродамина (TRITC) и высокочувствительной iXon EMCCD камеры .

XII Международная конференция «Российские регионы в фокусе перемен»

–  –  –

Эксперимент проводили при 30°С, скорости скольжения 30 30филаментов измеряли с помощью программы GMimPro [7]. Эксп Эксперимент повторяли трижды с каждым видом тропомиозина. Данные

–  –  –

миозинового взаимодействия. Значения рСа50 для миозина из миокарда предсердия составили 6.36±0.04 и 6.36±0.01 для WT Тpm и S283D Tpm, соответственно. Для миозина из миокарда желудочка значения рСа50 были 6.36 ± 0.04 и 6.36 ± 0.01 для WT Тpm и S283D Tpm, соответственно .

Исходя из результатов исследования, можно предположить, что неполное ингибирование актин-миозинового взаимодействия при низких концентрациях кальция в миокарде может вносить свой вклад в развитие патологического процесса, сопровождающегося увеличением степени фосфорилирования тропомиозина. Необходимо проведение дальнейших исследований, которые позволят детализировать молекулярные механизмы изменения сократительной функции сердечной мышцы при ее патологических состояниях, сопровождающихся постранляционными модификациями белков сократительного аппарата, включая изменение степени их фосфорилирования .

Результаты проведенного исследования важны не только для развития фундаментальных знаний о молекулярных механизмах функционирования сократительного аппарата в норме и при патологиях, но и могут использоваться при выработке новых стратегических подходов разработки эффективных лекарственных препаратов для предотвращения развития функциональных нарушений сердечной и скелетных мышц или их компенсации .

Исследования поддержаны грантом РНФ № 16-14-10044 .

Список используемых источников

1. Вишневский А. / Смертность от болезней системы кровообращения и продолжительность жизни в России / А. Вишневский, Е. Андреев, С. Тимонин // Демографическое обозрение - 2016. - ТОМ 3, №1 .

с. 6-34 .

2. Бондарева Т.М. / Анализ сегмента антиагрегантных препаратов, применяемых в терапии острого коронарного синдрома / Т.М .

Бондарева, С.А. Парфейников, Д.М. Зайчук, Е.С. Бережная, О.А. Рогов // Ремедиум – 2015. - № 12. - с. 45 – 47 .

3. Фармацевтический рынок. Рынок препаратов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний покажет незначительный рост в ближайшие шесть лет. [Электронный ресурс] // Режим доступа:

http://clinical-pharmacy.ru/digest/farmacevtrinok/6324-rynok-preparatovdlya-lecheniya-serdechno-sosudistyh-zabolevaniy-pokazhetneznachitelnyy-rost-v-blizhayshie-shest-let.html (дата обращения 12.09.2017) .

Бизнес-информатика и математическое моделирование в цифровой экономике 4. Cardiac myosin light chain kinase is necessary for myosin regulatory light chain phosphorylation and cardiac performance in vivo. Ding P, Huang J, Battiprolu PK, Hill JA, Kamm KE, Stull JT. J Biol Chem. – 2010 .

- 285 (52):40819-29. doi: 10.1074/jbc.M110.160499 .

5. Liddy KA, White MY, Cordwell SJ. Functional decorations: posttranslational modifications and heart disease delineated by targeted proteomics. Genome Med. 2013; 5(2):20. doi: 10.1186/gm424. eCollection 2013 .

6. Transmural heterogeneity of myofilament function and sarcomeric protein phosphorylation in remodeled myocardium of pigs with a recent myocardial infarction. Van der Velden J, Merkus D, de Beer V, Hamdani N, Linke WA, Boontje NM, Stienen GJ, Duncker DJ. Frontiers in physiology .

– 2011. - 2:83. doi: 10.3389/fphys.2011.00083. eCollection 2011 7. Mashanov G.I. Molloy J.E. Automatic detection of single

fluorophores in live cells. Biophys.J. – 2007. - 92:2199-2211. doi:

10.1529/biophysj.106.081117 .

XII Международная конференция «Российские регионы в фокусе перемен»

–  –  –






Похожие работы:

«Journal of Siberian Federal University. Chemistry 2 (2014 7) 280-287 ~~~ УДК 544.3:546.1:669.053 О возможности эффективного извлечения хлора из хлорида кальция бромоводородом Е.О. Зайцева*, А.Д. Кустов, О.Г. Парфенов Институт химии и химической технологии СО РАН Россия, 660036, Красноярск, Академго...»

«О НЕКОТОРЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМАХ ГИДРОХИМИИ И ГИДРОЭКОЛОГИИ В СВЕТЕ РЕАЛИЗАЦИИ ВОДНОЙ СТРАТЕГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА ПЕРИОД ДО 2020 ГОДА Никаноров А.М. Институт водных проблем РАН, Гидрохимический отдел, г. Ростов-на-Дону ghi8@aaan...»

«УДК 551.465 Расчет средних характеристик стратификации водной среды © 2015 А.Е. Погребной Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия E-mail: pogrebok57@mail.ru Поступила в редакцию 03.04.2014 г. После доработки 30.09.2014 г. Проводится анализ проблем, возникающих при использовании традици...»

«Будущее благодаря многолетнему опыту Rhepanol® fk Rhepanol fk на всех плоских кровлях мира как у себя дома КРАТКО Rhepanol fk – старейшая в мире синтетическая кровельная мембрана 50-летний опыт гидроизоляции на основе PIB свыше 95 млн. кв. метров уложенн...»

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Директор института Высшая школа электроники и компьютерных наук _Г. И. Радченко 26.04.2017 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА к ОП ВО от 03.11.2017 №007-03-1159 дисциплины ДВ.1.06.02 Компьютерный синтез приборных...»

«Оценочный лист пояснительной записки творческого проекта lllрифТ _ Класс ~~ш ~ lZВ#fft? Тема проекта 9Шптza~.~4шJ ~ 11 k Кол-во По факту Критерии оценки проекта баллов I Общее оформление Качество исследования (актуальность; обоснование.3 проблемы; ф...»

«Известия Челябинского научного центра, вып. 2 (32), 2006 МЕДИКО–БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УДК.612.014.482 АНТИОКСИДАНТНЫЙ СТАТУС КЛЕТОК СЕЛЕЗЕНКИ МЫШЕЙ СВА, ПОДВЕРГАВШИХСЯ ГАММА–ОБЛУЧЕНИЮ В ТЕЧЕНИЕ ЖИЗНЕННОГО Ц...»

«ИНСТРУКЦИЯ ПО ИНВЕНТАРИЗАЦИИ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ Ленинград 1991 г. качество сварных соединений ОБЩЕСТВО "ЗНАНИЕ" РСФСР Ленинградская организация ЛЕНИНГРАДСКИЙ ДОМ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОПАГАНДЫ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ОХРАНЕ...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.