Введение к работе
Актуальность В настоящее время в биохимических исследованиях все большее внимание уделяется лектинам Эти белки обратимо и с высокой специфичностью связываются с моно- и олигосахаридами, как с находящимися в растворе, так и с локализованными на клеточной поверхности Пектины не проявляют каталитической активности и, в отличие от антител, не являются продуктами иммунного ответа (Лахтин, 1989)
Быстрое развитие исследований в области гликобиологии в последние двадцать лет позволило выявить ключевую роль лектинов в межклеточных взаимодействиях, что резко увеличило интерес к ним В настоящее время объем этих исследований и их характер позволяют говорить о самостоятельной области науки - лектинологии (Луцик и др , 1981)
Лектины принимают участие в самых тонких процессах на клеточном, субклеточном и органоидном уровнях в живых организмах Эти процессы включают клиренс гликопротеинов из циркуляторной системы, симбиотическую или патогенную адгезию микроорганизмов к тканям хозяина, специфическое связывание опухолевых клеток с клетками различных органов при метастазировании Характерной особенностью лектинов является их высокая специфичность к структуре углеводной компоненты биомолекул, например, к терминальным остаткам галактозы Следовательно, лектины могут эффективно использоваться для установления химической структуры углеводных детерминант и характеристики их распределения на клеточной поверхности Все шире используются лектины в качестве биохимических реагентов в экспериментальной цитохимии, диагностике некоторых заболеваний и, наконец, в биотехнологических процессах получения сложных углевод-содержащих веществ Благодаря уникальным биологическим свойствам, лектины находят применение в качестве противовирусных, антимикробных, иммуностимулирующих агентов (Лоенко и др , 1992)
Несмотря на то, что к настоящему времени лектины найдены во многих живых организмах, включая растения, вирусы и животных, поиск новых источников лектинов и их характеристика остаются актуальной задачей Изучение свойств и функций этих соединений вносит вклад в научные представления об углевод-белковом взаимодействии и открывает новые возможности для решения медико-биологических задач
Цель работы Целью данной работы является поиск новых источников лектинов среди дальневосточных водорослей, выделение лектина из водоросли Tichocarpus cnnitus, изучение его физико-химических свойств, исследование биологической активности нового лектина и ранее выделенных лектинов из морских беспозвоночных, разработка диагностических тест-систем на основе лектинов морских гидробионтов
Задачи исследования Для достижения цели были поставлены следующие задачи
провести поиск лектинов в экстрактах водорослей-макрофитов Японского моря,
выделить и охарактеризовать новый лектин из красной водоросли Tichocarpus cnnitus (TCL),
определить митогенную, цитокин-индуцирующую, антимикробную активности лектинов, исследовать взаимодействие лектинов с фитопатогенными вирусами,
разработать метод твердофазного лектин-ферментного анализа на основе лектинов морских гидробионтов для выявления гликоформ углеводсодержащих антигенов
Положения, выносимые на защиту.
Среди дальневосточных водорослей-макрофитов найден перспективный источник лектинов - красная водоросль Т cnnitus
Пектин TCL, выделенный из Т cnnitus, по физико-химическим свойствам относится к термостабильным, Са2*-независимым пектинам, проявляющим специфичность к высокомолекулярным гликопротеинам
Пектины морских гидробионтов обладают биологической активностью митогенной, цитокин-индуцирующей, антимикробной, противовирусной
Тест-системы на основе TCL и пектина из мидии Crenomytilus grayanus (CGL) перспективны для диагностики онкопатологий
Научная новизна и практическая ценность работы Впервые проведен поиск лектинов в экстрактах дальневосточных водорослей-макрофитов Выделен в гомогенном состоянии и частично охарактеризован новый лектин TCL из красной водоросли Т cnnitus Впервые исследованы митогенная, цитокин-индуцирующая, антимикробная и антивирусная активности лектинов морских гидробионтов В эксперименте in vivo показана высокая антивирусная активность пектина CGL в отношении вируса огуречной мозаики, что позволяет рассматривать этот лектин в качестве перспективного экологически безопасного средства защиты растений от вирусов
Разработанные на основе лектинов морских гидробионтов тест-системы позволяют на ранних этапах диагностировать начавшийся онкологический процесс и могут быть рекомендованы для клинического использования
Апробация результатов Материалы диссертационной работы были представлены на 3-ем Международном симпозиуме «Химия и химическое образование», Владивосток, 2003, Международном форуме по проблемам науки, техники и образования, Москва, 2003, 7-ой Дальневосточной онкологической конференции «Вопросы диагностики и лечения злокачественных опухолей», Владивосток, 2005, Региональной научной конференции «Исследования в области физико-химической биологии и биотехнологии», Владивосток, 2006, Всероссийской конференции «Молекулярные механизмы взаимодействия микроорганизмов и растений фундаментальные и прикладные аспекты», Саратов, 2005, Ю"1 International conference on Applied Phycology, Kunming, China, 2005, Annual Conference of the Society for Glycobiology, USA, 2006, 21st Pacific Science Congress, Okinawa, Japan, 2007
Публикации По теме диссертации опубликовано 6 статей и 8 тезисов докладов
Объем и структура диссертации Работа состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 189 цитируемых работ Работа изложена на 113 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц и 29 рисунков
Используемые сокращения. АКГ - альфа-1-кислый гликопротеин, ГА-гемагглютинирующая активность, ИЛ-6 - интерлейкин-6, ИФН-у - интерферон-у, ИФА - иммуноферментныи анализ, ЛПС - липополисахарид, РЭА - раково-эмбриональный антиген, ТЛФА - твердофазный лектин-ферментный анализ, ФНО-а - фактор некроза опухоли-а, CGL - лектин из мидии Crenomytilus grayanus, DTL, DTL-A - лектины из асцидии Didemnum tematanum, Fet -фетуин, Fuc - L-фукоза, Gal - D-галактоза, GalNAc - N-ацетил-О-галактозамин, Glc - гЗ-глюкоза, GlcNAc - N-ацетил-О-глюкозамин, GlcUA -глюкуроновая кислота, Man - D-манноза, MurNAc - N-ацетилмурамовая кислота, NANA - N-ацетилнейраминовая кислота, Ova - овальбумин, Ovo -овомукоид, PSM - муцин из желудка свиньи, SVL-1, SVL-2 - лектины из морского червя Serpula vermiculans, TCL - лектин из красной водоросли Tichocarpus cnnitus
Автор выражает глубокую и искреннюю признательность научным руководителям кхн ИВ Чикаловец и дхн ПА Лукьянову за неоценимую помощь в проведении экспериментов, критику и внимание при написании работы, а также всем сотрудникам лаборатории химии неинфекционного иммунитета ТИБОХ ДВО РАН за поддержку и ценные советы Автор благодарен директору ТИБОХ ДВО РАН академику Стонику В А за предоставленную возможность проведения исследований Выражает свою признательность к х н Сове В В за критику при оформлении автореферата Автор выражает благодарность за помощь при выполнении отдельных разделов работы сотрудникам других лабораторий ТИБОХ ДВО РАН д б н Недашковской О И за предоставление культур микроорганизмов, д б н Реунову А В за проведение исследований по взаимодействию лектинов с фитовирусами методом электронной микроскопии, к б н Сергеевой О С за определение видовой принадлежности водорослей, Сидорину ЕВ и Корнейчук Н Г за определение изоэлектрической точки, сотрудникам лаборатории вирусологии БПИ ДВО РАН и, в частности, к б н Какарека Н Н за предоставление препаратов фитовирусов и изучение антивирусной активности лектинов in vivo Особую благодарность выражает академику Оводову ЮС- вдохновителю развития лектинологии в нашем институте
Работа выполнена при финансовой поддержке фантов ДВО РАН № 06-ІІІ-В-05-134, № 06-ІІІ-А-05-124, № 06-І-П12-040, НШ-5796 2006 4 и НШ-2383 2008 4
