Том 89, № 8 (2024)

Современный этап развития протеомных исследований в области биологии, медицины, разработки новых лекарств, популяционного скрининга или персонализированных подходов к терапии диктует необходимость анализа больших выборок образцов с наименьшими затратами экспериментального времени. До недавнего времени технологии масс-спектрометрических измерений в протеомике относились к уникальным для идентификации и количественного определения белкового состава, но также были низкопроизводительными, с многочасовым анализом одного образца. Это входило в противоречие с динамикой изменений биологических систем на уровне всего клеточного протеома под воздействием внешних и внутренних факторов. Так, низкая скорость полнопротеомного анализа является основным фактором, ограничивающим развитие функциональной протеомики, где требуется аннотировать участие белков во внутриклеточных процессах не только в широком диапазоне условий жизнедеятельности клетки, но и на протяжении длительного времени. Огромный уровень гетерогенности клеток тканей или новообразований даже одного типа диктует необходимость анализа биологической системы на уровне индивидуальных клеток. В этих исследованиях речь идёт о получении молекулярных характеристик уже для десятков, если не сотен тысяч индивидуальных клеток, в том числе их полного протеомного профиля. Развитие технологий масс-спектрометрии высокого разрешения и точности измерения масс, предсказательной хроматографии, новых методов разделения ионов пептидов в газовой фазе и обработки протеомных данных на основе алгоритмов искусственного интеллекта открыли перспективу существенно, если не радикально, увеличить производительность полнопротеомного анализа и привели к реализации концепции ультракороткой протеомики. В работах буквально последних нескольких лет были продемонстрированы производительности полнопротеомного анализа на уровне нескольких сотен образцов в сутки при глубине анализа в несколько тысяч белков, что было немыслимо ещё буквально три-четыре года назад. В обзоре рассматриваются предпосылки развития, а также основные современные методы и подходы в реализации ультракороткого полнопротеомного анализа.

Поддержание функционирования сердечно-сосудистой системы является важнейшей задачей организма. Нормальное протекание физиологических процессов в клетках миокарда на молекулярном уровне контролируется множественными факторами и определяется балансом воздействия кардиоподдерживающих и патологических механизмов. Система инсулиноподобных факторов роста (IGF-система, IGF-сигнальный путь) является ключевой в регуляции роста и развития различных клеток и тканей. В миокарде IGF-система обеспечивает как кардиопротекторное действие, так и участвует в патогенезе различных сердечно-сосудистых заболеваний. В настоящей обзорной статье суммированы данные об участии компонентов IGF-сигнального пути в реализации функционирования миокарда в норме и при развитии различных патологических состояний, а также проведён анализ степени выраженности этих эффектов в различных условиях.

Аффинные и специфические белок-связывающие системы находят широкое применение в различных областях, в частности, в диагностике заболеваний, в терапии как лекарственные препараты и средства их доставки, в научных исследованиях и др. Их разработка требует значительных временных и трудовых затрат. Поэтому в области разработки аффинных агентов активно используют компьютерные методы для их анализа и моделирования на разных этапах разработки. В обзоре описаны основные аффинные и специфические агенты, такие как моноклональные антитела и их фрагменты, антителомиметики, аптамеры и полимерные молекулярные отпечатки. Кратко описаны способы их получения, основные преимущества и недостатки. Отдельное внимание уделено методам молекулярного моделирования, используемым для анализа и разработки аффинных и специфических агентов.

Гепатоэнцефалопатия (ГЭ) – это психоневрологический синдром, развивающийся у пациентов с тяжёлым нарушением функции печени и/или портокавальным шунтированием. Несмотря на более чем вековую историю исследования взаимосвязи между повреждением печени и развитием энцефалопатии, патогенетические механизмы гепатоэнцефалопатии до сих пор полностью не выяснены, однако общепризнано, что главным триггером неврологических осложнений при гепатоэнцефалопатии является нейротоксин – аммиак/аммоний, концентрация которого в крови при нарушении детоксикационной функции печени увеличивается до токсического уровня (гипераммониемия). Беспрепятственно проникая в клетки мозга и влияя на опосредованную NMDA-рецепторами сигнализацию, аммиак/аммоний запускает патологический каскад, приводящий к резкому торможению аэробного обмена глюкозы, окислительному стрессу, гипоперфузии мозга, повреждению нервных клеток и формированию неврологического дефицита. Гипоперфузия мозга, в свою очередь, может быть связана с нарушением кислородтранспортной функции эритроцитов, сопряжённой с нарушением метаболических/энергетических процессов, протекающих в мембранах и внутри эритроцитов и контролирующих сродство гемоглобина к кислороду, определяющее степень оксигенации крови и тканей. Недавно мы подтвердили указанную причинно-следственную взаимосвязь и выявили новое, опосредованное гиперактивацией NMDA-рецепторов аммоний-индуцированное прооксидантное действие на эритроциты, нарушающее их кислородтранспортную функцию. Для более полной оценки «эритроцитарных» факторов, нарушающих оксигенацию мозга и приводящих к энцефалопатии, в данной работе мы определили активность ферментов и концентрацию метаболитов гликолиза, шунта Рапопорта–Люберинг, а также морфологические характеристики эритроцитов крыс с острой гипераммониемией. Для выяснения роли NMDA-рецепторов в указанных процессах мы использовали неконкурентный антагонист рецепторов, МК-801. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что аммоний-индуцированные нарушения формы и функций эритроцитов и гемоглобинемию следует рассматривать как дополнительный системный «эритроцитарный» патогенетический фактор, приводящий к прогрессированию гипоперфузии мозга при гепатоэнцефалопатии, сопровождающейся гипераммониемией.

Липоксигеназный каскад растений является источником окисленных производных жирных кислот – оксилипинов, которые играют важную роль в регуляторных процессах, а также при формировании ответных реакций на воздействие стрессовых факторов. Одними из самых распространенных ферментов липоксигеназного каскада являются 13-специфичные гидропероксидлиазы (ГПЛ, синоним «гемиацетальсинтазы») подсемейства CYP74B. В настоящей работе описано обнаружение и клонирование гена CYP74B34 моркови (Daucus carota L.), а также описание биохимических свойств соответствующего рекомбинантного фермента. Фермент CYP74B34 проявляет активность в отношении 9- и 13-гидроперекисей линолевой (9-ГПОД и 13-ГПОД соответственно) и α-линоленовой (9-ГПОТ и 13-ГПОТ соответственно) кислот. CYP74B34 специфически превращает 9-ГПОТ и 13-ГПОТ в альдокислоты (продукты ГПЛ). Превращение 13-ГПОД приводит к образованию альдокислот (в качестве основных продуктов) и эпоксиспиртов (в качестве минорных продуктов). Эпоксиспирты являются продуктами активности эпоксиалкогольсинтазы (ЭАС). В то же время в случае превращения 9-ГПОД основными продуктами являются эпоксиспирты, а минорными – альдокислоты. Таким образом, фермент CYP74B34 является первым описанным у моркови ферментом с двойной активностью ГПЛ и ЭАС. Присутствие соответствующих каталитических активностей подтверждено результатами анализа профилей оксилипинов корней молодых проростков и зрелых растений. Кроме того, в работе описаны результаты замены аминокислотного остатка в одном из каталитически важных сайтов.