Сектор нейрофармакологии | Институт молекулярной генетики
Список сотрудников
Шрам С.И., к.х.н., рук. сектора;
Ефремова А.С., м.н.с.;
Недорубов А.А., асп.;
Дзюбенко Е.В., асп.
Основные направления исследований
- Изучение структуры, биологических и фармакологических свойств глипролинов. Поиск потенциальных молекулярных мишеней глипролинов. Конструирование на основе глипролинов новых лекарственных соединений.
- Изучение механизмов нейродегенерации на моделях диабетических осложнений: ретинопатии, энцефалопатии и нейропатии. Поиск новых стратегий терапии диабетических осложнений нейродегенеративного характера.
- Изучение роли системы поли-АДФ-рибозилирования белков в патологических процессах, вызванных противоопухолевой терапией, хроническим диабетом и старением организма.
Сектор нейрофармакологии (СНФ) в составе Отдела химии физиологически активных веществ (ОХФАВ) был организован в феврале 2010 года с целью расширения исследований, направленных на поиск новых перспективных нейротропных фармакологически-активных веществ и создания на их основе новых лекарственных препаратов. Особенностью исследований, проводимых в СНФ, является уникальное сочетание методов биохимии, клеточной биологии и патофизиологии. Одним из приоритетных направлений СНФ с момента организации до настоящего времени является исследование фармакологических свойств и механизмов действия коротких пептидов, состоящих из остатков глицина, пролина и гидроксипролина (глипролинов). Важный вклад в развитие этого направления исследований внесли научные сотрудники и аспиранты, в разные годы работавшие в ОХФАВ: Эльмира Р. Сафарова, Денис Н. Силачев, Ян В. Агниуллин, Кристина В. Глебова (Мартынова), Татьяна Н. Данюкова. В СНФ регулярно проходят стажировку и выполняют дипломные работы студенты химических, биологических и медицинских отделений ведущих московских вузов.
- Изучение механизмов нейродегенерации на моделях диабетических осложнений: ретинопатии, энцефалопатии и нейропатии. Поиск новых стратегий терапии диабетических осложнений нейродегенеративного характера.
- Изучение роли системы поли-АДФ-рибозилирования белков в патологических процессах, вызванных противоопухолевой терапией, хроническим диабетом и старением организма.
Сектор нейрофармакологии (СНФ) в составе Отдела химии физиологически активных веществ (ОХФАВ) был организован в феврале 2010 года с целью расширения исследований, направленных на поиск новых перспективных нейротропных фармакологически-активных веществ и создания на их основе новых лекарственных препаратов. Особенностью исследований, проводимых в СНФ, является уникальное сочетание методов биохимии, клеточной биологии и патофизиологии. Одним из приоритетных направлений СНФ с момента организации до настоящего времени является исследование фармакологических свойств и механизмов действия коротких пептидов, состоящих из остатков глицина, пролина и гидроксипролина (глипролинов). Важный вклад в развитие этого направления исследований внесли научные сотрудники и аспиранты, в разные годы работавшие в ОХФАВ: Эльмира Р. Сафарова, Денис Н. Силачев, Ян В. Агниуллин, Кристина В. Глебова (Мартынова), Татьяна Н. Данюкова. В СНФ регулярно проходят стажировку и выполняют дипломные работы студенты химических, биологических и медицинских отделений ведущих московских вузов.
Основные достижения
Исследованы фармакологические свойства ряда нейротропных пептидов. На моделях фокальной ишемии головного мозга продемонстрировано нейропротективное действие пептидов семакса, кортагена (Ala-Glu-Asp-Pro) и Pro-Gly-Pro, вызывавших снижение объема инфаркта, улучшение когнитивных и неврологических показателей (Романова и др., 2006; Силачев и др., 2008). Показано, что пептиды семакс и Pro-Gly-Pro проявляли выраженное дозозависимое цитопротективное действие на культивируемые клетки РС12 после индукции в них окислительного стресса, вызывающего некроз (Сафарова и др., 2002; Сафарова и др., 2003). Установлено, что эти пептиды способны переключать некротическую программу гибели клетки на апоптотическую. Показано, что цитопротективное действие ряда синтетических пептидов группы глипролинов в условиях окислительного стресса связано с присутствием в молекуле С-концевой последовательности Gly-Pro (Мартынова и др., 2009).
В рамках исследований, направленных на поиск потенциальных мишеней глипролинов, нами было изучено влияние этих пептидов на активность экстраклеточных протеаз. Показано, что некоторые представители группы глипролинов оказывали ингибиторное действие на ангиотензин-превращающий фермент (АПФ) – ключевой элемент ренин-ангиотензиновой системы (Schramm et al., 2010). При этом ингибиторная активность сильно зависела от структуры С-концевой дипептидной последовательности. Наибольшей ингибиторной активностью обладали пептиды, содержащие С-концевую последовательность Gly-Pro (Ki ~ 10-5 - 10-4 М). Замена остатков Pro на Hyp в структуре глипролинов оказывала существенное влияние на способность пептида ингибировать АПФ, причем как в сторону ее усиления, так и ослабления, в зависимости от места расположения данной замены. Кинетический анализ показал, что ингибирование АПФ быка глипролинами является полным, обратимым и соответствует кинетическому механизму смешанного типа.
С целью поиска новых эффективных ингибиторов поли(АДФ-рибоза)-полимераз (ПАРП) нами были разработаны методы тестирования соединений на их способность подавлять индуцированный синтез поли(АДФ-рибозы) непосредственно в культурах опухолевых клеток. Скрининг дисахаридных производных пиримидиновых нуклеотидов с использованием данной тест-системы показал, что наиболее эффективными ингибиторами ПАРП оказались 3´-O-b-D-рибофуранозил- и 3´-O-b-D-рибофуранозил-5-йод-производные тимидина. При этом, в отличие от тимидина, они оказались абсолютно не токсичными в отношении разных типов клеток.
На экспериментальной модели сахарного диабета было показано, что 12-недельная гипергликемия вызывает четкие патоморфологические изменения в нейрональных слоях сетчатки, увеличение уровня маркеров окислительного стресса, гипоксии и реактивности глии. Выявленные в ходе исследования патологические изменения в содержании ряда маркеров в нейрональных слоях сетчатки можно в дальнейшем использовать при исследовании новых фармакологических веществ, рассматриваемых в качестве потенциальных терапевтических средств для лечение диабетической ретинопатии.
В рамках исследований, направленных на поиск потенциальных мишеней глипролинов, нами было изучено влияние этих пептидов на активность экстраклеточных протеаз. Показано, что некоторые представители группы глипролинов оказывали ингибиторное действие на ангиотензин-превращающий фермент (АПФ) – ключевой элемент ренин-ангиотензиновой системы (Schramm et al., 2010). При этом ингибиторная активность сильно зависела от структуры С-концевой дипептидной последовательности. Наибольшей ингибиторной активностью обладали пептиды, содержащие С-концевую последовательность Gly-Pro (Ki ~ 10-5 - 10-4 М). Замена остатков Pro на Hyp в структуре глипролинов оказывала существенное влияние на способность пептида ингибировать АПФ, причем как в сторону ее усиления, так и ослабления, в зависимости от места расположения данной замены. Кинетический анализ показал, что ингибирование АПФ быка глипролинами является полным, обратимым и соответствует кинетическому механизму смешанного типа.
С целью поиска новых эффективных ингибиторов поли(АДФ-рибоза)-полимераз (ПАРП) нами были разработаны методы тестирования соединений на их способность подавлять индуцированный синтез поли(АДФ-рибозы) непосредственно в культурах опухолевых клеток. Скрининг дисахаридных производных пиримидиновых нуклеотидов с использованием данной тест-системы показал, что наиболее эффективными ингибиторами ПАРП оказались 3´-O-b-D-рибофуранозил- и 3´-O-b-D-рибофуранозил-5-йод-производные тимидина. При этом, в отличие от тимидина, они оказались абсолютно не токсичными в отношении разных типов клеток.
На экспериментальной модели сахарного диабета было показано, что 12-недельная гипергликемия вызывает четкие патоморфологические изменения в нейрональных слоях сетчатки, увеличение уровня маркеров окислительного стресса, гипоксии и реактивности глии. Выявленные в ходе исследования патологические изменения в содержании ряда маркеров в нейрональных слоях сетчатки можно в дальнейшем использовать при исследовании новых фармакологических веществ, рассматриваемых в качестве потенциальных терапевтических средств для лечение диабетической ретинопатии.
Основные публикации
- Agapova T.Y., Agniullin Y.V., Shadrina M.I., Shram S.I., Slominsky P.A., Lymborska S.A., Myasoedov N.F. Neurotrophin gene expression in rat brain under the action of Semax, an analogue of ACTH 4-10. //Neurosci Lett. 2007. V.417. № 2. P.201-205.
- Efremov Yu.M., Dzyubenko E.V., Bagrov D.V., Maksimov G.V., Shram S.I., Shaitan K.V. Atomic Force Microscopy Study of the Arrangement and Mechanical Properties of Astrocytic Cytoskeleton in Growth Medium.// Acta Naturae. 2011. Vol.3. №3(10). P.94-100.
- Khandazhinskaya A.L., Yanvarev D.V., Jasko M.V., Shipitsin A.V., Khalizev V.A., Shram S.I., Skoblov Y.S., Shirokova E.A., Kukhanova M.K. 5'-Aminocarbonyl phosphonates as new zidovudine depot forms: antiviral properties, intracellular transformations, and pharmacokinetic parameters.// Drug Metab. Dispos. 2009. Vol. 37. N 3. P.494-501.
- Lakhin A.V., Kazakov A.A., Makarova A.V., Pavlov Y.I., Efremova A.S., Shram S.I., Tarantul V.Z., Gening L.V. Isolation and characterization of high affinity aptamers against DNA polymerase iota. // Nucleic Acid Ther. 2012. Vol. 22. № 1. P. 49-57.
- Schram S.I., Danyukova T.N., Glebova K.V., Nagayev I.Yu., Andreeva L.A., Myasoedov N.F. Neuroprotective effect of short collagen-related peptides and their ability to interact with ACE reveal structure-activity similarity. Peptides 2010. Tales of Peptides (Edited by M. Lebl.) - European Peptide Society. 2010. P.512-513.
- Schramm S.I., Nagaev I.Yu., Sabirsh A., Shevchenko V.P., Arkhipova A.S., Haeggstrom J.Z., Myasoedov N.F. Preparation of high specific activity tritiumlabelled leukotriene B4 suitable for radioligand binding assay.// J. Label. Compd. Radiopharm. 2008. V.51. P.101-105.
- Silachev D.N., Shram S.I., Shakova F.M., Romanova G.A., Myasoedov N.F. Formation of spatial memory in rats with ischemic lesions to the prefrontal cortex; effects of a synthetic analog of ACTH(4-7).// Neurosci. Behav. Physiol. 2009. Vol. 39. № 8. P.749-756.
- Yanvarev D.V., Shirokova E.A., Astapova M.V., Shram V.I., Kukhanova M.K., Skoblov Y.S. 5'-carbamoylphosphonyl-[6-3H]-AZT as a tool for studying metabolic transformations of the nonradioactive counterpart, an inhibitor of HIV replication.// Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. 2007. V.26. N.8-9. P.897-900.
- Агапова Т.Ю., Агниуллин Я.В., Силачев Д.Н., Шадрина М.И., Сломинский П.А., Шрам С.И., Лимборская С.А., Мясоедов Н.Ф. Изменение экспрессии генов внутриклеточных сигнальных путей в гиппокампе крыс под действием пептида семакс.// Доклады Академии Наук. 2007. Т.417. №4. С.550-552.
- Коломин Т. А., Шадрина М. И., Агниуллин Я. В., Шрам С. И., Сломинский П. А., Лимборская С. А., Мясоедов Н. Ф. Транскриптомный ответ клеток гиппокампа и селезенки крысы на однократное и курсовое введение пептида селанка. Доклады Академии Наук. 2010. Т. 430, № 1, С.127-129.
- Мартынова К.В., Андреева Л.А., Климова П.А., Кириллова Ю.Г., Шевченко В.П., Нагаев И.Ю., Шрам С.И., Швец В.И., Мясоедов Н.Ф. Структурно-функциональное исследование глицин- и пролинсодержащих пептидов (глипролинов) как потенциальных нейропротекторов.// Биоорганическая химия. 2009. Т. 35. № 2. С.165-171.
- Романова Г.А., Силачев Д.Н., Шакова Ф.М., Квашенникова Ю.Н., Викторов И.В., Шрам С.И., Мясоедов Н.Ф. Нейропротективное и антиамнестическое действие пептида семакса при экспериментальном ишемическом инфаркте коры головного мозга. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2006. Т.142. №12. С.618-621.
- Сафарова Э.Р., Шрам С.И., Гривенников И.А., Мясоедов Н.Ф. Трофическое действие ноотропных пептидных препаратов церебролизина и семакса на культивируемые клетки феохромоцитомы крысы.// Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2002. Т.133. № 4. С.462-465.
- Сафарова Э.Р., Шрам С.И., Золотарев Ю.А., Мясоедов Н.Ф. Влияние пептида семакса на выживаемость культивируемых клеток феохромоцитомы крысы при окислительном стрессе. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2003. Т.135. №3. С.309-313.
- Силачев Д.Н., Шрам С.И., Шакова Ф.М., Романова Г.А., Мясоедов Н.Ф. Формирование пространственной памяти у крыс с ишемическим повреждением префронтальной коры мозга; эффекты синтетического аналога АКТГ(4-7). // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2008. Т. 58. № 4. С. 458-466.
- Шеремет Н.Л., Полунин Г.С., Шрам С.И., Сломинский П.А. Отечественный нейропротекторный препарат «семакс» в лечении заболеваний зрительного нерва и сетчатки. //Новые лекарственные препараты. 2005. Вып.10. С.81-87.
- Шрам С.И., Байбак А.В. Цитопротективное действие кортексина и ретиналамина на модели некротической гибели нейронов, вызванной окислительным стрессом.// Пептидная нейропротекция (под редакцией М.М. Дьяконова.), СПб.: Наука, 2009, С.10-20.
- Шрам С.И., Шиловский Г.А., Хохлов А.Н. Поли(АДФ-рибоза)-полимераза-1 и старение: изучение возможной связи в экспериментах на стационарных клеточных культурах. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2006. Т.11. №5. С.567-571.