Введение к работе
Актуальность проблемы. Лейшманиоз - это заболевание, вызываемое паразитическими простейшими рода Leishmania. По данным ВОЗ им заражены 12 млн. людей в мире, 60 000 из которых ежегодно умирают. Против этого заболевания нет вакцин, а методы лечения состоят в жесткой химиотерапии с тяжелыми побочными эффектами. Поэтому разработка новых эффективных лекарств и вакцин для лечения леишманиоза остается актуальной на сегодняшний день задачей.
На протяжении жизненного цикла Leishmania проходит стадию метациклогенеза, когда проциклические промастиготы Leishmania, прикрепленные к эпителию желудка москита-переносчика, трансформируются в метациклические промастиготы, способные проникать в кровоток млекопитающих. На этой стадии L. major синтезирует липофосфогликан (LPG), боковые цепи которого терминированы D-арабинопиранозой (D-Ara). В результате, галектин на эпителии желудка москита перестает узнавать галактозу в составе боковых цепей LPG, что позволяет Leishmania отделиться от поверхности желудка и мигрировать в кровоток человека (D-Ara отсутствует в клетках млекопитающих). Биосинтетические пути с участием этого моносахарида остаются неизвестными, а их изучение может дать ключ к созданию лекарств против леишманиоза.
Цели и задачи исследования. Данная работа направлена на изучение биосинтеза D-Ara на стадии активации моносахарида до GDP-D-Ara. Основной целью исследования являлась характеризация двух необычных ферментов из L. major, один из которых оказался арабинокиназой-пирофосфорилазой, т.е. синтезировал GDP-D-Ara из D-Ara через промежуточный D-арабино-І-фосфат в присутствии АТР и GTP. Одной из задач работы являлась идентификация белка-переносчика, транспортирующего GDP-D-Ara из цитозоля в люмен аппарата Гольджи, где происходит синтез D-Ara-содержащих гликоконъюгатов клеточной поверхности Leishmania. В задачи исследования также входило изучение арабинозилирования фосфогликанов L. major на разных стадиях жизненного цикла этого простейшего организма.
Научная новизна и практическая значимость работы. Обнаружено, что фермент, способный в L. major синтезировать GDP-D-Ara из D-Ara,
является бифункциональным; синтез GDP-D-Ara протекает через промежуточный D-арабино-І-фосфат; измерены кинетические параметры этой реакции и изучено расположение активных доменов в белке. Установлено, что этот фермент отвечает за синтез цитоплазматического GDP-D-Ara, используемого для арабинозилирования LPG клеточной поверхности L. major. Доказано, что у Leishmania, синтезируемый в цитоплазме GDP-D-Ara транспортируется в аппарат Гольджи белком-переносчиком LPG2. Проведен сравнительный анализ известных на сегодняшний день бифункциональных киназ/пирофосфорилаз из различных организмов. Предложен механизм контроля арабинозилирования фосфогликанов клеточной поверхности на протяжении жизненного цикла L. major. Показано, что паразитический простейший организм L. major способен синтезировать фукозо-содержащие фосфогликаны, предложен механизм биосинтеза GDP-L-Fuc.
Публикации и апробация работы. По тематике диссертации опубликованы 2 статьи в рецензируемых журналах. Основные материалы диссертации были представлены на международных конференциях:
"Annual Conference of the Society for Glycobiology" (Лос-Анжелес, США, 2006)
"Annual Conference of the Society for Glycobiology" (Бостон, США, 2007)
"Annual Conference of the Society for Glycobiology" (Даллас, США, 2008)
"Annual Conference of the Society for Glycobiology" (Сан-Диего, США, 2009).
XXII Зимняя молодежная научная школа "Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии" (Москва, Россия, 2010)
Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 107 страницах и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 173 ссылки. Диссертация содержит 24 рисунка и 5 таблиц.
