Введение к работе
Актуальность проблемы. Молекулы РНК выполняют в клетках множество важных функций от переноса генетической информации до катализа биохимических реакций. В связи с этим, в настоящее время одним из основных направлений современной биоорганиченской химии и молекулярной биологии является разработка методов направленного воздействия на РНК. Создание реагентов, способных избирательно взаимодействовать с определенными нуклеиновыми кислотами открывает возможность регуляции биологических процессов в клетке в терапевтических целях и с целью инактивации геномов вирусов. Изучение низкомолекулярных синтетических катализаторов расщепления фосфодиэфирных связей в РНК, получивших название искусственных или химических рибонуклеаз, поможет выявить факторы, обеспечивающие высокую эффективность катализа природными ферментами.
В нашем институте было создано большое число
низкомолекулярных соединений, способных расщеплять РНК в
физиологических условиях. Большинство из этих соединений
представляло собой РНКазомиметики, то есть соединения содержали
функциональные группы, найденные в активных центрах природных
РНКаз, и непосредственно катализирующие реакцию
трансэтерификациции. В ходе исследований были выявлены также соединения, не содержащие каталитически активных групп, но способные расщеплять РНК. Исследование факторов, определяющих специфичность и эффективность расщепления РНК подобными соединениями, а также механизма их действия является актуальным для создания высокоэффективных искусственных рибонуклеаз.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы являлся поиск наиболее эффективных искусственных рибонуклеаз - конъюгатов гидрофобных и катионных структур и исследование механизма расщепления РНК данными рибонуклеазами.
В ходе исследования решались следующие задачи: 1) изучение рибонуклеазной активности комбинаторных библиотек химических рибонуклеаз - конъюгатов гидрофобных и катионных структур; 2) выявление закономерностей в строении соединений, определяющих их рибонуклеазную активность; 3) изучение активности индивидуальных соединений, идентифицированных на основе анализа наиболее активных комбинаторных библиотек; 4) выяснение механизма расщепления РНК конъюгатами катионных и гидрофобных структур -
соединениями не содержащими групп, способных катализировать расщепление фосфодиэфирных связей в РНК.
Научная новизна и практическая ценность работы. В ходе выполнения работы проведено систематическое исследование новых искусственных рибонуклеаз, представляющих собой конъюгаты катионных и гидрофобных структур. Показано, что эффективность расщепления РНК этими соединениями зависит от структуры соединений и от условий реакции. Впервые показано, что подобные соединения при расщеплении РНК находится в форме индивидуальных молекул. На начальной стадии процесса расщепления молекулы искусственных рибонуклеаз связываются с фрагментом РНК, образуя крупные мультиплексы, размер которых уменьшается со временем по мере расщепления РНК. Впервые предложен механизм расщепления РНК соединениями, конъюгатами катионных и гидрофобных структур.
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи. Результаты работы были представлены на конференциях "Artificial Ribonucleases, Conformational Traps and RNA interference" (Россия, 2003), 29th FEBS Congress (Польша, 2004), "Chemical & Biological Problems of Proteomics" (Россия, 2004), "International Conference on Chemical Biology" (Россия, 2005), "Физико-Химическая Биология" (Россия, 2006), NACON VII (Великобритания, 2007).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, изложения результатов и их обсуждения и списка цитированной литературы. Работа изложена на 127 страницах, содержит 35 рисунков и 7 таблиц. Библиография включает 216 литературных источника.
