Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время большой интерес вызывают пептидные биорегуляторы, выделенные из органов и тканей животных, находящихся на ранних этапах эволюционного развития. Эти же пептиды либо их структурные аналоги как правило присутствуют в организмах высших животных, сохраняя свою исходную биологическую функцию. Вместе с тем пептидные регуляторы, выделенные из низших организмов, у высших животных могут выполнять и другие, более сложные функции, возникшие в процессе эволюции. Исследование пептидов, обладающих эволюционной- консервативностью, имеет важное практическое значение, поскольку выявление специфических функций филогенетически древних пептидов у высших животных может служить основой для поиска и создания новых высокоэффективных лекарственных препаратов.
Одним из наиболее древних в филогенетическом отношении пептидов является пептидный морфоген гидры (ПМГ) Glp-Pro-Pro-Gly--Gly-Ser-Lys-Val-Ile-Leu-Phe-OH, выделенный в 1981 году Шаллер и Боденмюллером из нейросекрегорных клеток пресноводной гидры Hydra attenuate. Впоследствии пептид идентичной структуры был обнаружен в органах и тканях различных животных, в том числе млекопитающих и человека. Важнейшей особенностью ПМГ является высокая консервативность его структуры, заключающаяся, с одной стороны, в том, что в процессе эволюции от гидры до человека она не претерпела никаких изменений, и, с другой стороны, в том, что не было выявлено, несмотря на значительные усилия, ни одного природного или синтетического структурного аналога этого пептида, обладающего исходной морфогенетической активностью.
Установлено, что в организме гидры ПМГ выполняет функции фактора роста и дифференцировки тканей и активирует регенерацию головного конца тела. В то же время, хотя данный пептид присутствует в самых различных органах и тканях млекопитающих, вопрос,
как трансформировались его биологические функции в ходе эволюции от кишечнополостных и в чем заключается специфическая роль ПМГ у млекопитающих, оставался открытым.
Очевидно, что для проведения исследований по выяснению биологических функций пептидного морфогена гидры требуются значительные количества пептида, которые можно получить только путем химического синтеза.
Цель работы. Целью работы является разработка рациональной схемы синтеза пептидного морфогена гидры классическими методами пептидной химии в растворе, синтез и исследование биологических свойств его структурных аналогов, синтез аналогов, содержащих радиоактивные метки (3Н и I25l), и разработка методов направленной конъюгации данного пептида с различными белками-носителями. В задачи исследования входит также проведение ряда физико-химических исследований и компьютерный анализ структуры ПМГ.
Научная новизна. Разработаны рациональные схемы синтеза ПМГ, его структурных и меченых аналогов. Предложен способ введения тритиевой метки. Получен меченный тритием ПМГ, удельная активность которого значительно превышает приводимые в литературе данные. Проведены физико-химические исследования и компьютерный анализ структуры ПМГ. Показано отсутствие упорядоченной структуры у молекулы ПМГ в водном растворе. Определен минимальный активный фрагмент молекулы. Выявлена структурно-функциональная зависимость биологических свойств в ряду аналогов ПМГ. Синтезирован высокоактивный аналог [Агд^ПМГ. Высказано и подтверждено предположение о возможности сохранения исходных биологических функций филогенетически древнего пептида у высших животных. Выявлено специфическое для высших организмов биологическое действие ПМГ.
Практическая ценность работы. Разработаны оптимальные схемы синтеза, позволяющие получать ПМГ и [дгд^ПМГ в количествах,
необходимых для проведения расширенных медико-биологических исследований. Результаты биологических исследований позволяют рассматривать пептидный морфоген гидры и его [Arg^]-аналог в качестве потенциальных лекарственных препаратов. На защиту выносятся следующие положения:
синтез ПМГ, его структурных аналогов и аналогов для введения радиоактивных меток, получение конъюгатов;
физико-химические исследования и компьютерный анализ структуры ПМГ; минимальный активный фрагмент молекулы ПМГ;
взаимосвязь структура - биологическая активность в ряду структурных аналогов ПМГ; [Агд^ПМГ - высокоактивный аналог.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на I Всесоюзной конференции "Нейропептиды, их роль в физиологии и патологии", Томск, 1985 г., на VII Всесоюзном симпозиуме по химии белков и пептидов, Таллинн, 1987 г., на II Всесоюзном рабочем совещании по изучению роли морфогенетически активных факторов в различных процессах, Пущино, 1988 г., на Всероссийской конференции "Олигопептиды как регуляторы функций организма", Москва, 1988 г. По теме диссертации получено одно авторское свидетельство и опубликовано четырнадцать научных статей.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, в котором систематизированы и кратко изложены опубликованные к настоящему моменту результаты исследований ПМГ, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Диссертация содержит 120 страниц машинописного текста, включая 8 таблиц, 14 рисунков, 4 схемы, список цитируемой литературы (114 наименований) и приложения.
