Лаборатория биоиспытаний и механизма действия биологически активных веществ

Руководитель подразделения:

aminin.jpg

АМИНИН Дмитрий Львович
кандидат биологических наук

Научные сотрудники:

Anisimov.jpgАгафонова.jpgLikhatskaya_site.jpg
АНИСИМОВ
Михаил Михайлович
,
д.б.н. ,гл.н.сотр
АГАФОНОВА
Ирина Григорьевна,
к.б.н. , с.н.с.
 ЛИХАЦКАЯ 
Галина Николаевна, 
к.ф-м.н. , доцент, с.н.с.
Pislyagin.jpgChaykina.jpgMartiyas.jpg
ПИСЛЯГИН
Евгений Александрович,
к.б.н., м.н.с.
ЧАЙКИНА
Елена Леонидовна,
н.с.
МАРТЫЯС
Екатерина Александровна,
к.б.н., м.н.с.
Yurchenko.jpg

Menchinskaya.jpg


ЮРЧЕНКО
Екатерина Александровна,
к.б.н., н.с.
 МЕНЧИНСКАЯ 
Екатерина Александровна, 
к.б.н.


Основные научные направления

Изучение биологической активности природных и синтетических соединений. Изучение антимикробной, рост-стимулирующей и фиторегулирующей активностей на моделях проростков сельскохозяйственных растений. Проведение скрининга среди соединений для обнаружения цитотоксической, гемолитической, эмбриотоксической, антибактериальной, антифунгальной и противоопухолевой активностей на моделях культур клеток животных. Поиск соединений с гепатозащитными и иммуномодулирующими свойствами. Исследование методом МРТ препаратов, обладающих протекторными свойствами на экспериментальных моделях ишемии, инсульта головного мозга и артериальной гипертензии животных. Реконструкция биологически активных соединений в бислойные липидные мембраны (БЛМ) и исследование их порообразующих свойств. Установление зависимости между структурой вещества и его биологической активностью. Компьютерное моделирование пространственной структуры биологических молекул. Моделирование взаимодействия биологически активных соединений с внутриклеточными мишенями.

 

Основные результаты

Проведено исследование иммуномодулирующих свойств тритерпенового гликозида кукумариозида А2-2 и созданного на его основе нового препарата кумазид. Показано, что кукумариозид А2-2 взаимодействует с мембранами иммунокомпетентных клеток и обратимо увеличивает микровязкость биомембран. Такое взаимодействие приводит к обратимому изменению мембранного потенциала, деполяризации биомембран и обратимому увеличению концентрации ионов Са2+ в цитоплазме за счет его поступления из внеклеточного пространства. На мембранах макрофагов существует два сайта связывания кукумариозида А2-2 (высокоаффинный и низкоаффинный), характеризующихся различными константами диссоциации комплекса гликозид-рецептор. Одними из молекулярных мишеней действия кукумариозида А2-2 являются пуринергические рецепторы Р2Х семейства (Р2Х1 и Р2Х4 типа), обеспечивающие Са2+ проводимость в мембранах макрофагов и активацию клеток. Кукумариозид А2-2 действует в качестве аллостерического модулятора пуриновых рецепторов, связываясь с ними, усиливая ответ клеток на АТФ и частично снимая эффект десенсибилизации рецепторов. Установлены фармакокинетические параметры поведения кукумариозида А2-2 в селезенке мыши при внутрибрюшинном введении препарата. Определен ряд белков-мишеней, одинаковым образом экспрессирущихся в лимфоцитах после их инкубирования с тритерпеновыми гликозидами. Эти белки принимают непосредственное участие в регуляции фагоцитоза, клеточной пролиферации, клеточной адгезии и клеточной подвижности, усиливая тем самым защитный клеточный барьер в борьбе с патогенами.

Показано, что кукумариозид А2-2 обладает цитотоксическим эффектом в отношении клеток асцитной карциномы Эрлиха в микромолярном диапазоне концентраций с ЕС50 = 2,1-2,7 мкМ. В нецитотоксическом наномолярном диапазоне концентраций гликозид проявляет свойства цитостатика, блокирует пролиферацию опухолевых клеток и биосинтез ДНК в S-фазе. Гликозид вызывает апоптоз опухолевых клеток по каспазо-зависимому пути минуя р53-зависимый путь. Кукумариозид А2-2 и кумазид проявляют противоопухолевую активность в отношении различных форм экспериментальной мышиной карциномы Эрлиха in vivo, как самостоятельно, так и при сочетанном действии с цитостатиками. Фрондозид А, кукумариозид А2-2 и их комплексы с холестерином в не цитотоксических концентрациях способны блокировать активность мембранного Р-гликопротеина в клетках асцитной карциномы Эрлиха мыши, препятствуя таким образом оттоку флуоресцентного зонда Calcein из клеток. Благодаря способности блокировать мультилекарственную устойчивость (МЛУ) клеток эти гликозиды и их комплексы с холестерином могут оказаться перспективными в качестве ингибиторов МЛУ при терапии онкологических заболеваний.

Исследовано влияние Гистохрома® и мексидола на морфофункциональные характеристики головного мозга (ГМ) и поведение преждевременно стареющих крыс линии OXYS и Вистар. Методом магнитно-резонансной томографии (МРТ) установлено, что признаки нейродегенеративных изменений присутствуют у крыс OXYS в возрасте 3 мес., а в 12 мес. - имеют выраженный характер. Гистохром® (1 мг/кг в течение 5 дней) в большей степени, чем мексидол (4 мг/кг в течение 7 дней) снизил тревожность и повысил поисково-исследовательскую активность годовалых крыс OXYS. Оба препарата позитивно повлияли на морфофункциональные характеристики ГМ. Их эффекты, связанные с коррекцией диффузных изменений белого вещества, снижением отека были сопоставимы, но только гистохром® снизил выраженность процессов демиелинизации.

Исследована in vivo противоопухолевая активность тиакарпина, синтетического аналога цитотоксического алкалоида поликарпина, выделенного из асцидии Polycarpa aurata, на модели солидной формы мышиной карциномы Эрлиха. Методами МРТ высокого разрешения было установлено, что тиакарпин тормозит развитие опухоли, эффект сопровождается увеличением времени жизни экспериментальных животных. Методом анализа флуоресцентного изображения клеток было показано, что тиакарпин вызывает индукцию апоптоза в клетках карциномы, что может являться основной причиной противоопухолевой активности.

Методами компьютерного моделирования и структурной биоинформатики получены полноатомные модели высокой точности пространственных структур белков:

- поринов, иммуноглобулисвязывающего белка Skp и фосфолипазы А грамотрицательных бактерий рода Yersinia; проведена молекулярная симуляция поринов в липидном бислое, рассчитаны структуры комплексов поринов с антибиотиками, показаны структурные различия OmpF и OmpC поринов иерсиний, построены модели мутантов OmpF поринов; построена модель комплекса тримера Skp с иммуноглобулином человека IgG1;

– актинопоринов, нейротоксинов и ингибиторов Куниц-типа тропической актинии  Heteractis crispa (прежнее название Radianthus macrodactylus), и актинопоринов из актинии Японского моря Oulactis orientalis; обнаружены отличия актинопоринов тропических и северных морей и показано, что сфингомиелинзависимый актинопориновый тип действия обусловлен структурно консервативной частью молекул актинопоринов; построены модели комплексов пептидов актиний с белками-мишенями (G-актином, интегрином, трипсином, химотрипсином и ионными каналами);

- маннан-связывающего лектина из целомической жидкости морского ежа Strongylocentrotus nudus и показано, что особенности субстратной специфичности  лектина обусловлены отличиями в строении петли, участвующей в образовании сайта связывания углеводов.

Построены полноатомные модели пространственных структур гидролитических ферментов из морских организмов и бактерий и установлены структуры их активных центров: α-N-ацетилгалактозаминидазы из морской бактерии Arenibacter latericius KMM 426T, модифицирующей антигены крови группы А; α-галактозидазы из морской бактерии Pseudoalteromonas sp. KMM, модифицирующей антигены крови группы В;      нуклеазы S1 типа из морского гриба Penicillium melinii ; эндо-1,3-β-D-глюканаз моллюсков и их комплексов с молекулами субстрата, ингибитором и акцептором.

Построены полноатомные модели пространственных структур хитозана и  его производных, комплексов хитоолигосахаридов с ЛПС, фактором миелоидной дифференциации-2 и толл-подобным рецептором-4. Получены модели комплексов ЛПС с липидным бислоем, модифицированным ацильным производным хитозана и определены потенциальные сайты связывания и энергии взаимодействия ЛПС с модифицированным бислоем

Изучена порообразующая активность, термостабильность  и построены модели структуры OmpF , OmpC и OmpY поринов из Yersinia pseudotuberculosis; OmpC и OmpF поринов  из Y. ruckeri, OmpC и OmpF поринов Y. enterocolitica, мутантных OmpF-поринов Y. pseudotuberculosis с делециями наружных петель L1, L6 и L8, поринов из морской бактерии P. haloplanktis


Изучена фиторегулирующая активность серии природных и синтетических соединений: виресценозидов A, B, C, F, G, M, N, P, Q и V, природного циклопентанового β,β'-трикетона, корусканона В, его метилового енольного эфира, корусканона А и его 14-ти синтетических аналогов, различных классов липидов, стеринов, пигментов, фенольных соединений, полисахаридов и этанольного экстракта, полученных из лекарственного растения Kalanchoe daigremontiana, экстрактов бурых водорослей и полисахаридов, выделенных из морских водорослей: ламинарана и фукоидана из L. cichorioides, полиманнуроновой кислоты и фукоидана из F. evanescens, антивира и β-D-глюкоолигосахаридов - продуктов ферментативной трансформации ламинарана. Установлены культуры, проростки которых чувствительны к фиторегулирующему действию, и параметры этого регулирующего действия. Получены результаты, подтверждающие, что циклопентановые β,β’-трикетоны являются новым классом регуляторов роста растений.

Изучен эффект декумбенонов В и С, выделенных из штамма гриба морского происхождения Aspergillus sulphureus на рост корней проростков сельскохозяйственных культур. Декумбенон B стимулировал рост корней проростков гречихи, декумбенон А - рост корней проростков пшеницы, декумбенон C - рост корней проростков ячменя и декумбеноны A, B и C - рост корней кукурузы. Стимулирующий эффект для некоторых веществ был отмечен при сверхнизких концентрациях в диапазоне 10-12 - 10-18 М. Показано, что биологически активные вещества из морских организмов имеют не только стимулирующее воздействие действие на рост проростков гречихи, но и увеличивают содержание рутина в гречневой крупе.

Международное научное сотрудничество
Сотрудники лаборатории проводят совместные исследования с:

  • Орегонским университетом (Department of Chemistry, Oregon State University, Corvallis, Oregon, USA) 
  • Центром протеомики г. Росток (Proteome Center Rostock, Germany) 
  • Национальным университетом Дзяо Тун, Факультет биологических наук и технологий (National Chiao Tung University, Department of Biological Science and Technology, Taiwan).