Сектор нейрофармакологии | Институт молекулярной генетики РАН

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.
   
   

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.
    
    

Основные публикации

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.