Введение к работе
Актуальность проблемы Поиск лекарственных препаратов для лечения нейродегенеративных заболеваний, ассоциированных с агрегацией нейрональных белков, является одной из актуальных проблем медицины и фармакологии. Перспективными мишенями для создании новых лекарственных препаратов являются белки теплового шока (шапероны), которые способны предотвращать агрегацию разворачивающихся белков и помогать им сворачиваться в нативные конформации, а также глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназа (ГАФД) - один из важнейших ферментов гликолиза. Hsp70 является ключевым белком в функционировании шаперонного механизма клетки. Модуляция его функционирования в нейронах представляет собой перспективный путь терапии таких заболеваний как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназа активно исследуется в связи с поиском лекарственных препаратов против заболеваний, ассоциированных с агрегацией белков, обладающих полиглутаминовыми хвостами (болезнь Хантингтона, спинобульбулярная мышечная атрофия и др.). Большие возможности при поиске путей модуляции активности Hsp70 и ГАФД, а также детальном исследовании трехмерных структур белков и их взаимодействия с ингибиторами представляют методы молекулярного моделирования, эффективность которых в последнее время существенно увеличилась в связи с развитием суперкомпьютерных технологий.
Цели и задачи исследования
построение и исследование трехмерных структур белков Hsp70 и ГАФД;
изучение функционирования исследуемых белков с использованием построенных моделей;
разработка стратегии модулирования активности Hsp70 и ГАФД;
in silico поиск лигандов, способных модулировать функционирование исследуемых белков.
Научная новизна Впервые создана и изучена модель полноразмерной трехмерной структуры Hsp70 человека, при помощи молекулярного моделирования исследован механизм взаимодействия его АТФазного и субстрат-связывающего доменов. Предложена стратегия модуляции активности шаперона путем ингибирования связывания комплекса Нзр70:АДФ: Субстрат с фактором нуклеотидного обмена, предложены два участка для связывания ингибиторов, выявлены низкомолекулярные модуляторы, ингибирующие связывание фактора нуклеотидного обмена с комплексом Нзр70:АДФ: Субстрат. Обнаружены ингибиторы, способные образовать ковалентный комплекс с мышечной ГАФД человека, а также селективный ингибитор сперматозоидной ГАФД человека.
Практическая значимость Построенная модель Hsp70 человека может быть использована для дальнейшего изучения механизмов функционирования шаперона, а также для in silico поиска модуляторов Hsp70. Предложенные модуляторы активности Hsp70 человека и найденные ковалентные ингибиторы ГАФД являются прототипами новых лекарственных препаратов.
Апробация работы Результаты работы были представлены на конференциях: «Ломоносов-2007» и «Ломоносов-2010», г. Москва, 2007 и 2010 гг.; Итоговых конференциях по
результатам выполнения мероприятий за 2008 и 2009 годы в рамках приоритетного направления «Живые Системы» ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы», Москва, 2008 и 2009 гг.
Публикации По материалам диссертации опубликованы 2 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ, и 4 тезиса конференций.
Объем и структура работы: Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора (2 главы), экспериментальной части, изложения результатов и их обсуждения (6 глав), выводов и списка используемой литературы, включающего 136 ссылок. Работа изложена на 117 страницах, содержит 60 рисунков, 10 таблиц.
