Введение к работе
Актуальность проблемы. в последние „ годы активно разрабатываются новые подходы к созданию биомиметических систем. Один из таких подходов состоит в модификации биологических молекул синтетическими дифильными полимерами, способными к самоорганизации в водных растворах. Суть этого подхода заключается в создании синтетическим путем надмолекулярных структур, имитирующих высшие уровни организации биологических молекул (мембранные белки, клеточные мембраны). В этом отношении большой интерес представляет использование водорастворимых дифильных блок-сополимеров (БС) на основе окиси этилена -(сн3снао)- и окиси пропилена -(сн(сн3)сн2о)-(проксанолов, плюроников). Известно, что такие сополимеры способны как к самоэссоциации (млцеллообразованию) в водных растворах, так и к взаимодействию с гидрофобными и дифильными веществами. Мокно было ожидать, что продукты ковалентного присоединения проксанолов к белкам будут обладать способностью к ассоциативным взаимодействиям и созданию надмолекулярных ансамблей, имитируидих белки в липидном окружении.
С другой стороны, модификация белков гидрофильными полимерами, например, полиэтиленгликолем (ПЭГ) используется как способ направленного изменения свойств белковых систем с целью придания им ряда вакных в практическом отношении качеств: улучшения стабильности, снижения иммуногенности и антигенності! при введении в организм, пролонгирования действия белковых препаратов, а также для придания органорастворимости гидрофильным белкам.
Можно ожидать, что замена ПЭГ на. его дифильные аналоги -проксанолы - позволит, сохранив ценные свойства конъюгатов белков с ПЭГ, придать белкам новые качества, обусловленные дифильной природой полимерных цепей.'
Цель работы. Целью' настоящей работы является разработка методов синтеза и характеристики конъюгатоз белков с полиалкиленоксидами, а также изучение зависимости между строением конъюгата и его свойствами, такими как стабильность, поведение а растворе, каталитические свойства, способность взаимодействовать с дифильными лигандами и биологическими мембранами. . Для лучшего понимания изучаемых закономерностей наряду с конъюгатами белков с проксанолами были синтезированы и изучены конъюгати белков с ПЭГ.
В качестве объектов для модификации полимерами были выбраны два белка с хорошо изученными структурой и свойствами:
а-химотрипсин (а-ХТ) из поджелудочной железы быка и бычий сывороточный альбумин (БСА). Кроме того, разработанные методы синтеза были применены к белкам и гормонам белковой природы, тлеющим медицинское назначение - супероксиддисмутазе, цитохрому С, инсулину.
Научная новизна и практическая ценность. Разработан новый метод синтеза и выделения конъюгатов белков с водорастворимыми полиалкиленоксвдами, позволяющий сохранить нативную структуру белка.и - в случае ферментов - высокую каталитическую активность. Показано, что модификация белков полиалкиленоксидами приводит к увеличению их термической и автолитической стабильности. Найдена корреляция между стабилизирующим эффектом и степенью модификации белковой глобулы в конъюгате. Показано, что модификация белка полимерными цепями БС обеспечивает возможность взаимодействия с различными дифильными лигандами (проксанолами, р-циклодекстрином), а также с биомембранами. Показана способность конъюгатов транслоцироваться через клеточную мембрану внутрь клетки, и изучено, как это свойство зависит от химического строения и структурной организации конъюгатов. Обнаруженные высокая термостабильность и мембранотропность конъюгатов при сохранении ими каталитических функций фермента создают предпосылки для использования этих веществ в прикладных областях, в частности в медицине и в биотехнологии.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на Всероссийской конференции "Новые направления биотехнологии" (Пущино, 1992) и на международной конференции "Modem enzymology: problems and trends" (Ладога, 1992).
По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора (глава I), посвященного синтезу и свойствам конъюгатов белков с водорастворимыми полимерами, экспериментальной части (глава 2), результатов и их обсуждения (глава 3), выводов и списка цитируемой литературы (.406 наименований). Работа изложена на /ffltf страницах, содержит 4\ таблиц и >jg рисунков.
