Биохимия

Скелетная мускулатура составляет ~30–40% от общей массы тела человека и выполняет важнейшие функции, обеспечивая движение, дыхание, производство тепла, а также метаболизм глюкозы и белков. Повреждения скелетной мускулатуры оказывают негативное влияние на функционирование всего организма, приводят к ухудшению качества жизни и, в тяжёлых случаях, к летальному исходу. Ввиду этого своевременная диагностика и терапия нарушений функционирования скелетной мускулатуры является актуальной задачей современной медицины. Данный обзор посвящён скелетным изоформам тропонинов – белков, входящих в состав тонких филаментов мышечных волокон и участвующих в регуляции мышечного сокращения. Описаны биохимические свойства скелетных изоформ тропонинов, а также опыт их использования в качестве белков-маркеров повреждения скелетных мышц. В связи с тем, что удобным и чувствительным методом детекции белков-маркеров является иммунохимическое определение в биологических жидкостях, проанализированы факторы, способные оказывать влияние на иммунохимическую детекцию скелетных изоформ тропонинов, которые необходимо учитывать при разработке диагностических тест-систем. Помимо этого, показано, что некоторые мутации в этих белках могут приводить к развитию заболеваний: данные по известным на сегодняшний день мутациям представлены в обзоре. И, наконец, скелетные изоформы тропонинов рассмотрены как мишени для лекарственных средств, разрабатываемых для терапии заболеваний скелетных мышц.

В работе дана сравнительная оценка аффинности сконструированных ДНК-аптамеров к внеклеточному домену рецептора эпидермального фактора роста человека (EGFR*). Суммированы данные по аффинности 20 аптамеров, опубликованные ранее. Разнообразие способов селекции аптамеров и методов измерения аффинности требует унификации алгоритмов сравнения. Это необходимо и для следующего важного этапа – конструирования аптамеров для постселекционной подгонки к белку-мишени EGFR*. В данной работе сравнили аффинность ДНК-аптамеров из двух семейств, U31 и U2, полученных ранее Wu et al. из одной селекции [Wu et al. (2014) PLoS One, 9, e90752], и их производных аптамерных конструкций GR20, U2s и Gol1, полученных нами рациональным дизайном. Аффинность к EGFR* измеряли двумя разными методами: равновесным в растворе – поляризацией флуоресценции FAM-меченых аптамеров, и кинетическим на поверхности – интерферометрией биослоёв с иммобилизованными аптамерами. В отличие от значений равновесных констант, полученных титрованием аптамера белком и выраженных в единицах концентрации последнего, более информативным оказался анализ профилей самого титрования, а также кинетики взаимодействия, которые позволили определить влияние на аффинность даже субтильных изменений в аптамерах и их конструкциях. Сформулированы гипотезы о соотношениях «структура–функция» и механизмах узнавания. Данные, полученные для набора аптамерных конструкций, критичны для перехода к изучению взаимодействия аптамеров с мишенями рецептора эпидермального фактора роста в составе клеток.

Rathayibacter festucae ВKM Ac-1390T (семейство Microbacteriaceae, класс Actinomycetes) содержит в клеточной стенке три гликополимера. Структуры гликополимеров устанавливали химическими и ЯМР-спектроскопическими методами. Один из них, рамноманнан, построен из повторяющихся тетрасахаридных звеньев, несущих боковые остатки ксилопиранозы: →2)-α-[β-D-Xylp-(1→3)]-D-Rhap-(1→3)-α-D-Manp-(1→2)-α-D-Rhap-(1→3)-α-D-Manp-(1→. Второй полимер, обнаруженный у исследованного штамма в минорном количестве, представляет собой рамнан: →2)-α-D-Rhap-(1→3)-α-D-Rhap-(1→. Третий полимер является тейхуроновой кислотой, ацеталированной остатками пировиноградной кислоты: →2)-α-[4,6-S-Pyr]-D-Manp-(1→4)-α-L-Rhap-(1→4)-β-D-Glcp-(1→4)-α-D-Glcp-(1→4)-β-D-GlcpA-(1→. Структуры рамноманнана и тейхуроновой кислоты являются новыми для представителей рода Ratayibacter и прокариот в целом. Результаты настоящего исследования расширяют представления о структурном разнообразии микробных гликополимеров и согласуются с ранее описанными данными о специфичности структур и состава гликополимеров для видов рода Rathayibacter.

Белок ядерного экспорта (NEP) вируса гриппа А, являющийся одним из ключевых компонентов жизненного цикла вируса, может рассматриваться в качестве перспективной модели для изучения особенностей образования амилоидов вирусными белками. С помощью атомно-силовой микроскопии проведены сравнительные исследования агрегационных свойств рекомбинантных вариантов NEP, в том числе белка природной структуры, а также модифицированных вариантов с N- и C-концевыми His₆-содержащими аффинными фрагментами. Все варианты белка в физиологических условиях способны образовывать агрегаты различной морфологии: мицеллоподобные наночастицы, гибкие протофибриллы, жесткие фибриллярные агрегаты амилоидного типа и др. Присоединенный к С-концу His₆-содержащий фрагмент оказывает наибольшее влияние на кинетику агрегации и морфологию наночастиц, что свидетельствует о важной роли С-концевого домена в процессе самосборки белка. Моделирование методом молекулярной динамики не выявило существенного влияния His₆-содержащих фрагментов на структуру белка, но продемонстрировало некоторые различия в подвижности этих фрагментов, что может объяснять наблюдаемые различия в кинетике агрегации различных вариантов NEP. Рассмотрены гипотетические механизмы образования и взаимопревращения различных агрегатов.

Бактериальные и вирусные РНК-полимеразы являются перспективными мишенями для разработки новых ингибиторов транскрипции. Одним из потенциальных блокаторов синтеза РНК является 7,8-дигидро-8-оксо-1,N6-этеноаденин (oxo-εA) – синтетическое соединение, которое представляет собой комбинацию двух модификаций аденина: 8-оксоаденина (oxo-A) и 1,N6-этеноаденина (εA). В данном исследовании мы синтезировали oxo-εA-трифосфат (oxo-εATP) и показали, что он может включаться РНК-зависимой РНК-полимеразой вируса SARS-CoV-2 в состав синтезируемой РНК напротив матричных остатков A и G в присутствии ионов Mn2+. В случае РНК-полимеразы Escherichia coli включение происходит напротив остатков A в матричной цепи ДНК. В случае нахождения oxo-εA вместо аденина в матричной цепи ДНК происходит полная остановка транскрипции в месте модификации. В то же время oxo-εAТР не подавляет синтез РНК обеими РНК-полимеразами в присутствии немодифицированных нуклеотидов, то есть не может эффективно конкурировать с природными субстратами. Таким образом, oxo-εA-модификация значительно нарушает матричные свойства нуклеотида при синтезе РНК РНК-полимеразами разных классов, и соответствующие производные нуклеотидов не являются потенциальными противовирусными или антибактериальными ингибиторами транскрипции.