Ученым Института цитологии и генетики СО РАН удалось установить, что ионы железа могут выполнять функцию фармакологических шаперонов – низкомолекулярных соединений, которые происходят в исправлении гарантированного вреда, возникающего из-за изменений в белках вследствие различных мутаций.
Целый ряд наследственных формальных заболеваний и нейродегенеративных заболеваний, как широко известных (болезнь Паркинсона, некоторые формы шизофрении), так и более распространенных, с разной симптоматикой и общими чертами. Прежде всего, это возникло по разным причинам нарушения функций белков, участвующих в общении между нейронами. По очевидным причинам, так как именно происходят на работе клетки, эти нарушения на одних пациентах во многом затруднены. Поэтому сотрудники сектора генетических коллекций нейропатологий ИЦиГ СО РАН проводят такие исследования на молекулярных моделях, созданных с помощью передовых генетических технологий.
«В частности, мы изучаем мутации в ферментах, которые могут быть одной из причин развития здоровых и нейродегенеративных заболеваний у человека, причем достаточно доказаны. Например, такие формы депрессии, при которых широко применяются в психиатрии антидепрессанты, оказываются неэффективными и даже создают угрозу состояния пациента», — рассказал заведующий сектором, главный научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, д.б.н. Александр Куликов.
Большинство мутаций связано с нарушением трехмерной структуры белка, которую еще называют укладкой или фолдингом. «Нормальный белок, фермент подвергается тепловому воздействию на молекулы воды, и это приводит к его постепенному постоянному разрушению (денатурации). Это обычный жизненный цикл, но в результате воздействия структуры снижения устойчивости политических сил они разрушаются более заметно. В результате их содержание в таком случае снижается, и они уже не могут выполнить свою функцию полностью», - пояснил Александр Куликов.
Некоторое время назад было установлено, что шапероны способны встроить и стабилизировать структуру таких соединений, повышая их устойчивость к внешним воздействиям. Это вызвало большой интерес к экспертным заключениям как к потенциальным кандидатам на роль новых лекарственных препаратов. Но поскольку до сих пор учёным не удалось выяснить, как именно таким образом действуют шапероны, поиск таких кандидатов сильно затруднен.
Некоторое время назад сотрудники ИЦиГ СО РАН установили, что подобные методы обладают ионами железа. «Сами по себе они не могут стать кандидатами на роль лекарств, поскольку они очень ядовиты для клеток мозга. Но благодаря тому, что железо образует комплексные соединения со структурой белка, его ионы являются удобной моделью для изучения того, как все же работает формирователь», - отметил Куликов.
Это и стало главным проектом нового исследовательского проекта, финансируемого Российским научным фондом. Участники проекта намерены выяснить действие стабилизирующих эффектов и желез и, возможно, других металлов или соединений на двух ферментах, которые участвуют в метаболизме ключевых медиаторов мозга – серотонина, дофамина.
Теперь у учёных есть три года, чтобы подробно изучить и описать структуру этих ферментов, какие именно молекулярные воздействия позволяют стабилизировать структуру с помощью шаперонов, и как они протекают. Имеющаяся на сегодня информация позволяет предположить, что механизмы работы таких соединений во многом универсальны, а значит, данные, полученные в ходе изучения одного из них (ионов железа), можно будет экстраполировать и на другие. Это облегчит поиск таких связей, среди которых в будущем можно будет выбирать кандидатов на роль новых эффективных средств от самых разных явлений, вызванных такого рода мутациями в генах.
редакция по материалам ФИЦ ИЦиГ СО РАН
© фото предоставлено институтом
